Структурные, физико-химические и биохи­мические изменения.

Существует широко распространен­ное представление о наличии прямой зависимости между разме­рами кристаллов льда и степенью повреждений тканевых структур. Согласно ему наибольшие структурные повреждения; имеют место при медленном замораживании вследствие образо­вания крупных кристаллов льда.

В то же время в ряде исследований отмечается значительное механическое разрушение материала при сверхбыстром замора­живании. Появление трещин и разрывов при замораживании животных и растительных продуктов в жидком азоте объясняет­ся возникновением в системе значительных напряжений, приво­дящих к разрушению периферийных слоев продукта, утратив­ших вследствие низкой температуры пластические свойства.

На основе исследования состояния микроструктуры и оценки количества выделяющихся ДНК высказывается положение, что при замораживании вне зависимости от условий охлаждения происходит нарушение клеточных оболочек.

Не исключая возможности механического разрушения мор­фологических образований при замораживании мяса, имеются все основания рассматривать изменения клеточных структур как результат физико-химических превращений, протекающих в системе на молекулярном уровне.

Подтверждением справедли­вости такого предположения служат результаты электронномикроскопических исследований, свидетельствующих о разру­шении мембран вследствие изменения состояния белковолипидных комплексов при замораживании мышечной ткани.

О наличии зависимости степени повреждения морфологиче­ских образований от физико-химических и биохимических про­цессов свидетельствуют экспериментальные данные, характери­зующие различия в степени разрушения микроструктуры мы­шечной ткани мяса разных стадий автолиза.

Таким образом, при одинаковых условиях замораживания морфологические изменения тканей мяса ранних стадий автоли­за и мяса с высоким конечным рН менее выражены.

Особенности развития физико-химических и биохимических процессов при замораживании пищевых продуктов обусловлены не только понижением температур, но и связаны с увеличением концентрации компонентов в жидкой фазе, высвобождением ферментов вследствие нарушения структурных клеточных об­разований.

Понижение температуры с —2 до — 8°С, сопровождающееся выделением максимального количества льда, приводит к су­щественному увеличению содержания растворимых в воде ве­ществ. В этих условиях не исключена возможность повышения скорости некоторых реакций, в частности реакций окисления липидов.

В соответствии с существующей зависимостью между коли­чеством вымороженной влаги и температурой ее дальнейшее понижение не приводит к столь значительному возрастанию концентрации веществ в жидкой фазе и оказывает существен­ное влияние на понижение скорости реакций, ответственных за изменение качественных показателей продукта.

В этой связи скорость понижения температур замораживаемых объектов в диапазоне — 2—8 °С должна быть максимальной. Практиче­ские последствия изменения состояния белков при заморажива­нии и последующем хранении мяса делают этот вопрос наибо­лее важным в технологии консервирования его холодом.

Денатурация и агрегация белков при замораживании свя­заны с повреждающим действием повышенных концентраций со­лей в тканевых растворах и обусловлены наличием водород­ных связей, опредёляющих нативную (третичную) структуру макромолекул.

Уменьшение объема жидкой фазы в результате льдообразова­ния приводит к сближению белковых молекулам дующим образованием межмолекулярных связен.

Не исключена также возможность механического крекинга белков в результате раз­вития при замораживании напряжений, достаточных для раз­рыва пептидных связей.

Изменение нативного состояния мышечных белков зависит от структурной организации макромолекул. Повышение концентрации солей при кристаллизации влаги в тканях не оказывает зна­чительного денатурирующего воздействия на глобулярные бел­ки саркоплазмы.

Акт замораживания не изменяет заряда и массы отдельных белковых фракций саркоплазмы, о чем свиде­тельствуют данные по их электрофоретическому разделению и результаты определения вязкости экстрактов белков при темпе­ратурах от —6 до —75 °С.

Принимая во внимание устойчивость глобулярных белков к замораживанию в сжиженных газах, счи­тают, что для глобулярных белков характерна стабильность свойств в широком диапазоне температур замораживания.

В от­личие от глобулярных белков белки миофибрилл при заморажи­вании мяса подвергаются денатурации с последующей агрегацией.

Повреждающее действие замораживания зависит в значи­тельной мере от гидратации белков к моменту замораживания объекта. Наличие значительного интервала между изоэлектрической точкой мышечных белков и рН парного мяса и мяса с низким на всем протяжении автолиза содержанием молочной кислоты обусловливает высокую их гидратацию. Благодаря это­му возможность конформации белков (ространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей), их агрегирования с по­следующим выделением из фазы ограничена.

Рассмотренные изменения структуры и состояния бел­ков мяса влияют на его способность удерживать влагу при раз­мораживании.

Проведенные модельные опыты по замораживанию мяса при разных скоростях и конечных температурах замораживания (от —15 до —120 °С) свидетельствует о наличии сложной зависимости изменений водосвязывающей способности мяса от усло­вий замораживания.

С понижением температуры интервал зна­чений скорости замораживания, в пределах которого мясо обла­дает максимальной водосвязывающей способностью, увеличива­ется. В этой связи следует считать, что замораживание при бо­лее низких температурах имеет определенные преимущества.

Негативные последствия на качество пищевых продуктов при хранении их в замороженном состоянии могут оказать рекри­сталлизация и сублимация льда, развитие окислительных реак­ций, конформационные и агрегационные изменения белков.

Ин­тенсивность развития указанных процессов зависит от родства и свойств продукта, температуры и продолжительного хране­ния, наличия и характера упаковки.

В случае хранения продуктов с неинактивированными фер­ментами изменения их свойств могут быть обусловлены также развитием биохимических реакций. Глубина и характер указан­ных изменений определяют уровень качества мяса и мясопро­дуктов, следовательно, и допустимые сроки хранения.