Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра технологии мясных, рыбных продуктов и консервирования холодом

Влияние условий холодильной обработки на влагоудерживающую способность мяса

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Холодильная технология пищевых продуктов» для студентов специальности 260504 всех форм обучения

Санкт-Петербург 2009

УДК 664.8.037.1

Колодязная В.С., Бараненко Д.А. Влияние условий холодиль-ной обработки на влагоудерживающую способность мяса: Метод. указания к лабораторной работе по курсу «Холодильная технология пищевых продуктов» для студентов спец. 260504 всех форм обуче-ния. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. – 13 с.

Изложены основные теоретические положения денатурационных измене-ний белков и углеводов при холодильной обработке мяса, показано влияние этих изменений на влагоудерживащую способность мышечной ткани. Приве-дены методики определения влагоудерживающей способности мяса.

Рецензент

Доктор техн. наук, проф. О.В. Волкова

Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом уни-верситета

 Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных

и пищевых технологий, 2009

Введение

Замораживание является одним из эффективных методов консервирования пищевых продуктов животного происхождения.

Этот метод позволяет максимально сохранить пищевую и биологическую ценность мяса и мясопродуктов, улучшить продолжи-тельность хранения и снизить микробиальную порчу.

Изменения в мясе при замораживании, хранении в замороженном состоянии и последующем размораживании вызываются сложным комплексом физико-химических превращений. На изменение в мясе при замораживании существенное влияние оказывает вода, от содержания, свойств и состава которой зависят вкус, пищевая ценность, скорость протекания биохимических и биофизических процессов. Количество воды в мясе зависит от его вида и состояния и составляет от 48 до 78 %. Снижение гидрофильных свойств мяса, потеря воды при хранении и холодильной обработке ухудшают консистенцию продукта, делают его менее нежным и сочным, а также способствуют потере растворенных питательных веществ. Поэтому влагоудерживающая способность мяса (способность связывать или удерживать воду) является одним из важнейших показателей качества продукта, обратимости процесса замораживания и эффективности холодильной обработки и хранения. Влагоудерживающая способность (ВУС) специфично изменяется при различных способах холодильной обработки у одних и тех же мышц и зависит от состояния белков, степени их гидратации, т. е. способности присоединения воды к полярным группам – гидрофильным центрам.

Такой способностью обладают прежде всего пептидные группы главных цепей, присоединяющие молекулы воды с помощью водородных связей, а также карбоксильные, аминные, гидроксильные и сульфгидрильные группы, притягивающие воду за счет электростатических сил.

Вода, входящая в состав мышечной ткани, неодинакова по физико-химическим свойствам, роль ее в биохимических реакциях различна. На ВУС мяса оказывает влияние количество свободной и связанной воды. Несмотря на то, что количество связанной воды значительно меньше (13–16 %), чем свободной, именно коллоиды и связанная ими вода играют решающую роль в сохранении консистенции при замораживании и размораживании.

Связанная вода влияет на сохранение нативной структуры белков, и прежде всего та вода, которая связана с белками групп, имеющих энергию связи выше энергии, высвобождающейся при кристаллизации, т. е. выше 5,8 кДж/моль. Белковые вещества с более низкой энергией связи теряют воду, которая вымораживается, а молекулы белка агрегируются. Стабильные белковые вещества удерживают воду, которая позволяет им сохранить нативную структуру и после размораживания.

ВУС зависит от характера кристаллообразования и скорости замораживания мяса. При медленном замораживании кристаллы льда образуются между пучками волокон и в межклеточном пространстве. Образование льда при таком замораживании способствует отжатию волокон и соединительнотканных образований в пучки.

Медленное замораживание сопровождается перемещением влаги из клеток в межклеточное пространство, так как первоначально вода замерзает во внеклеточных жидкостях, а осмотически активные вещества концентрируются вне клетки. Для восстановления равновесия вода диффундирует из клетки до тех пор, пока дальнейший выход ее из протоплазматического геля окажется невозможным. Образующиеся крупные кристаллы льда давят на клетки, вызывая растяжение и частичное разрушение их структур, что приводит к снижению ВУС.

При быстром замораживании кристаллы льда образуются не только в межклеточном пространстве, но и в клетках, что сопровождается неполным выделением влаги из клеток. Внутри волокна кристаллы находятся частично не в центре образца, а как бы оттеснены к периферии, но в пределах сарколеммы.

В результате быстрого замораживания образуются мелкие кристаллы льда, которые равномерно распределяются в клетках и межклеточном пространстве. Скорость образования их выше скорости перемещения влаги, поэтому большая часть жидкости оказывается замороженной там, где она находилась до замораживания. При таком кристаллообразовании ВУС сохраняется максимальной.

В наибольшей степени нежелательные изменения при замораживании наблюдаются в белковой фракции продуктов. Эти изменения проявляются в нарушении пространственной структуры макрочастиц и идентифицируются с денатурацией. Развитие их объясняется увеличением концентрации электролитов в жидкой фазе. Зона максимального развития денатурационных процессов совпадает с температурной зоной максимальной кристаллизации тканевого сока. Денатурация наблюдается прежде всего в белках фракции актомиозина при одновременном отсутствии изменений белков саркоплазмы.

Замораживание нарушает установившуюся систему кристаллической сетки частиц воды вокруг гидрофобных групп и вызывает ее переход в гексагональную структуру льда, что обусловливает исчезновение внутримолекулярных связей, разрыв водородных мостиков в частицах и потерю белковыми веществами их нативных свойств. Эти изменения выражены тем больше, чем больше в молекулах водородных мостиков. В связи с этим белковые вещества, устойчивые к воздействию низких температур, должны содержать наибольшее количество гидрофобных связей.

Кроме денатурации, вызванной разрывом водородных связей, необходимо также учитывать изменения пространственной системы молекул воды на поверхности белковых молекул, которые влияют на характер связей внутри белковой молекулы и на взаимосвязь с другими молекулами белка.

Если для холодильной обработки берут мясо в состоянии окоченения, обладающее малой ВУС, а его гидрофильные группы уже израсходованы на образование меж- и внутримолекулярных связей, то замораживание и размораживание вызывает сравнительно небольшие изменения ВУС.

Характер уменьшения ВУС в процессе замораживания и хранения в замороженном виде соответствует изменениям реактивности кислых и основных групп в белках мышц и, в частности, реактивности сульфгидрильных групп в миозине.

Миозин, имеющий молекулярную массу 594, содержит 94 сульфгидрильные (–SH) группы. При замораживании животной ткани появляется большое количество белков, образующих дисульфидные (–S–S–) связи. Это объясняется обменом (–SH) групп в результате дегидратирущего действия замораживания по типу

2 р – SH р – S – S + 2H⁺

р ₁ – SH + p₂ – SH р₁ – S – S – p₂ + 2H⁺

p-белки.

Ферменты, содержащие (–SH) группы, инактивируются при замораживании.

Величина уменьшения и последующего нарастания ВУС при замораживании зависит от вида мышц. У мышц с глубоким длительным окоченением наблюдается интенсивное долговременное уменьшение ВУС. Созревание размороженного мяса повышает ВУС мышц, что зависит от состояния белков, развития агрегационных взаимодействий и сохранения определенного уровня протеолитической активности.

Внешним признаком денатурации белковых веществ является выделение мясного сока при размораживании. Основной составной компонент выделяющегося сока – вода, не подвергшаяся ресорбции при размораживании.

Дополнительное количество воды выделяется из мяса в результате так называемого сжатия при размораживании.

Часть воды, образовавшейся при таянии кристаллов льда в процессе размораживания мяса, вследствие нарушения тонких структур миоплазм, а также клеточных мембран, вновь не может связываться. Поэтому при оттаивании мяса выделяется мясной сок, содержащий различные экстрактивные вещества и растворимые белки. Количество выделившегося сока зависит не только от разрыва оболочки клетки при замораживании и размораживании, но и от способности мышечных белков связывать свободную жидкость и прежде всего – от состояния миофибриллярных белков. Даже небольшие денатурационные изменения в миофибриллах и дегидратации миозина и актина при замораживании и хранении в замороженном виде обусловливают значительное уменьшение ВУС мышечных волокон.

Таким образом, ВУС мяса позволяет судить об изменениях, протекающих в мышечной ткани при холодильной обработке. В качестве показателя ВУС может служить количество мясного сока, свободно выделяемого при размораживании, а также под воздействием водоотнимающего фактора, например центрифугирования или прессования.