книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения

Показателем гистологических изменений, происходящих в тканях замороженной рыбы, может быть размещение дезокси­ рибонуклеиновой кислоты (ДНК). Известно, что ДНК имеется прежде всего в ядре клетки, поэтому появление больших коли­ честв ДНК во внеклеточном пространстве должно свидетельст­ вовать об изменении проницаемости оболочек ядра и клетки. Установлено [13, 14], что во время хранения рыбы во льду воз­ растает количество ДНК в отжатом соке. Это происходит в ре­ зультате действия микроорганизмов, которые снижают проч­ ность оболочек, что обусловливает вытекание сока, содержа­ щегося в клетках. Не наблюдалось увеличения содержания ДНК в соке рыбы, которая перед укладкой в лед была обрабо­ тана формалином с целью дезинфекции. Содержание ДНК в отжатом соке зависит от размера рыбы — у более крупной ры­

фора ДНК применяют в качестве показателя степени механи­ ческого повреждения клеток замороженной мышечной ткани.

Танака проводил гистологические исследования мышц мо­ роженой рыбы при помощи электронного микроскопа. На осно­ вании полученных электронограмм Танака сделал вывод, что в результате замораживания и холодильного хранения, при ко­ тором лед образовывался в 60% межклеточных полостей, про­ исходило отвердение сарколеммы, а также уменьшение диа­ метра и взаимное сближение микрофибрилл [129]. Эти изме­ нения микроструктуры, по мнению Танака, вызваны диффузией воды в межклеточное пространство и коррелируют с опреде­ ляемой органолептически твердостью размороженного мяса.

Лильемарк считает [72], что оболочки волокон мыщц рыбы в посмертном состоянии становятся более проницаемыми как во время хранения перед замораживанием, так и после замора­ живания и размораживания, что характеризуется данными табл. 33. После замораживания и дефростации увеличивается количество ферментов, которые можно вымыть из мышечного волокна. Однако изменения расстояния между микрофибрил­ лами не установлено. Лильемарк считает, что увеличение жест­ кости мяса во время холодильного хранения должно являться

возможность, а именно, что само приготовление проб для мик­ роскопа стирает различия в расположении структурных эле­ ментов мышц, видимом на электронограмме.

Изменения, связанные с денатурацией. С у щ н о с т ь д е н а ­ т у р а ц и и бе лк ов . Физико-химические процессы, проходя­ щие в мышцах вследствие снижения температуры ниже криоскопической, а также химические и ферментативные реакции,

201

Т а б л и ц а 33. Типовая картина некоторых структур волокна белых мышц трески, полученная в электронном микроскопе [72]

проходящие в этих условиях, влияют на физико-химическое состояние белков, которые в большой степени подвергаются из­ менениям, связанным с денатурацией.

Термин денатурация охватывает изменения структуры бел­ ков второго, третьего и четвертого порядков. Процессы дена­ турации идут тогда, когда под воздействием некоторого физи­ ческого, физико-химического или химического фактора разры­

щие структуру. Связи, образованные полярными группами, осо­ бенно водородные, рвутся значительно легче, чем ковалентные

связи.

Очень большие изменения структуры белков происходят вслед­ ствие разрыва или образования новых мостиков из двух ато­ мов серы, так как эти связи становятся существенным элемен­ том стабилизации структуры молекулы третьего и четвертого

202

порядков. Соединения, восстанавливающие содержащиеся тиоловые группы, а следовательно, цистамина или бета-меркап- тозтанола разрывают тиоловые связи. Эти реакции проходят по-разному в зависимости от содержания редуцирующего ве­ щества и других факторов, влияющих на равновесие.

Освобождение — SH-групп в белке происходит под воздей­ ствием ряда факторов, в том числе нагревания, действия силь­ ных кислот, спиртов, ионизирующего излучения и даже в ре­ зультате механического встряхивания раствора белка. По мне­ нию многих исследователей [117], первой ступенью денатура­ ции является разрыв водородных связей в молекуле, вследствие чего в результате перегруппировок внутри молекул должно образоваться соединение в метастабильном состоянии, в кото­ ром остались открытые реактивные группы в других местах молекулы. На втором этапе могут происходить разрыв некото­ рых дисульфидных связей и образование новых соединений —S—S — между взаимно сближенными цепями. Такие внутриили межмолекулярные мостики стабилизируют новую структу­ ру белка и обусловливают уменьшение его растворимости.

Содержание тиоловых групп уменьшается в миозине, выде­ ленном из мышц Orthodon microlepidatus, от начального 5,6 до 5,2 моль на 100 000 г белка после хранения в течение 30 ч при

могут быть вызваны также образованием' других ковалентных связей, а частично также ростом доли кристаллических обла­ стей в белке вследствие образования дополнительных водород­ ных связей. Большую роль могут играть процессы окисления жира, приводящие к образованию альдегидов, которые в реакциях с аминами могут создавать основания Шиффа (> C = N—) и участвовать в строительстве дополнительной сети связей в белковой молекуле. В исследованиях Мао и Стерлин­

эфиров в белке, растворимом только в растворе додецилсуль­ фоната натрия, составляло соответственно 26, 27 и 30 молей на

100 000 г белка.

Разные белки в неодинаковой степени подвержены процес­ сам денатурации. Особой лабильностью отличаются липопроте­ иды, тогда как альбумины сравнительно устойчивы к денатура­ ции и во многих случаях обладают способностью восстанавли­

1 W e i - W e n Мао, S t e r l i n g С. J. Texture Studies, 1970, 1484—1490.

203

вать первоначальную структуру третьего порядка даже после воздействия на них сильными денатурирующими веществами. Белки, подверженные влиянию одного типа денатурирующих средств, показывают такую же лабильность при воздействии других факторов.

Проявления денатурации белков могут быть макроскопичес­ кими или более тонкими. Одни из этих проявлений, например снижение водоудерживающей способности, заметно влияют на технологическую пригодность и качество мяса, другие вызыва­ ют обычно лишь косвенные изменения пищевых свойств продук­ та. Денатурация фибриллярных белков влияет на механические свойства мяса, такие, как эластичность и способность волокон к удлинению, денатурация глобулярных белков вызывает измене­ ния растворимости, липкости, скорости осаждения, электрофо­ ретической подвижности, осмотического давления в растворах,

Обычно денатурированные белки легче подвержены изменениям под действием протеолитических ферментов. На основании изме­ нений различных свойств белка можно частично судить о меха­ низме процессов денатурации, проходящих под влиянием изуча­ емых факторов.

Денатурации белков всегда сопутствует рост энтропии, а увеличение химической реактивности может быть вызвано воз­ никновением многих химически активных групп в боковых це­ пях, которые в нативном состоянии оставались укрытыми в из­ гибах и складках структуры молекул третьего и четвертого по­ рядков.

О п р е д е л е н и е д е н а т у р а ц и о н н ы х и з м е н е н и й в мя с е м о р о ж е н о й рыбы. Макроскопическим проявлением денатурации белков в мясе рыбы под действием процессов замо­ раживания является главным образом вытекание сока из про­ дукта после дефростации. Количество вытекшего сока зависит от очень многих факторов.

При оценке качества мороженой рыбы денатурационные из­ менения определяют главным образом путем исследования раст­ воримости белков в растворе соли, обычно по методу Дайера [34]. Этот метод применяется в нашей лаборатории и заключа­ ется в следующем: 2 г измельченного мяса гомогенизируют в те­ чение 2 мин (при 525 рад/с) с 40 мл охлажденного льдом 5%- ного раствора NaCl при pH 7—7,5, содержащего 0,02 моля ИаНСОз в 1 л. Полученную смесь центрифугируют до получения чистого прозрачного раствора. 1 мл экстракта разводят 10-крат­ ным количеством охлажденной льдом дистиллированной воды и ставят в холодильник на 24 ч. В течение этого времени происхо­ дит осаждение белков, растворенных в растворе соли. Осадок отделяют на центрифуге, растворяют в 5 мл 0,1 и. раствора

204

Фа к т о р ы , в л и я ю щ и е н а и з м е н е н и я б е л к о в м ышц при з а м о р а ж и в а н и и . С начала применения замораживания исключительно важную роль в изменении белков рыбы отводи­ ли скорости замораживания. Это в большой степени связывали с относительно ранними наблюдениями гистологических измене­ ний, происходящих при замораживании воды в тканях. Вытека­ ние мышечного сока из размороженной рыбы относили непосред­ ственно за счет изменений структуры мышц замороженной рыбы, зависящих от величины, количества и размещения крис­ талликов льда. Рекомендуется применение очень быстрого замо­ раживания. Показателем линейной скорости замораживания со является относительный путь прохождения фронта образования кристаллов льда от поверхности рыбы, отнесенный ко времени замораживания т. При двухстороннем охлаждении, например, блока филе, средняя линейная скорость замораживания выража­ ется уравнением

где h — слой рыбы, замороженный с двух сторон в течение времени т0.

По Планку [105], при скорости замораживания свыше 12 см/ч гистологических изменений в мясе не наблюдается, не­ большие изменения происходят при скорости 4—5 см/ч, а боль­ шие количества воды перемещаются в межклеточные простран­ ства при скорости замораживания 1—2 см/ч.

Результаты последних исследовательских работ показывают, что зависимость денатурации белков от скорости замораживания носит косвенный характер, а также что денатурация зависит не только от скорости замораживания.

В 1933 г. Рей установил [107], что при замораживании про­ дукта от температуры 278 до 268 К (от плюс 5 до минус 5° С) в течение 18—480 мин существенного изменения растворимости мышечных белков не происходит. В своих исследованиях Рэй использовал фарш из мяса пикши, устраняя путем измельчения тканей влияние повреждения гистологической структуры.

Пискарев и Лукьяница [102] исследовали влияние скорости замораживания и конечной температуры замораживания сома и карпа в интервале от 268 до 228 К (от минус 5 до минус 45° С) на растворимость белков их мяса. При этом изменения раство­ римости в результате замораживания и дефростации, зависящие от скорости и температуры замораживания, не были обнаруже­ ны. Лав [74, 75] в ходе исследований влияния скорости замо­ раживания на повреждение тканей трески пользовался ги­ стологическими и химическими анализами — производил микро­ фотографии срезов замороженных тканей и определял содержа­ ние ДНК в соке, выделенном из мороженого филе. Он установил, что при медленном двухстороннем замораживании повреждение тканей бывает небольшим. Лед образуется в межклеточных про­

207

странствах, но его крупные кристаллы не повреждают сарколем­ мы и поэтому не вызывают выделения клеточного сока, содер­ жащего ДНК. При более высокой скорости замораживания фи­ ле, когда продолжительность замораживания рыбы от 273 до 268 К (от 0 до минус 5° С) составляет 150 мин, повреждение тканей бывает максимальным. Вероятно, при таких условиях лед образуется внутри клеток, и к тому же в виде таких круп­ ных кристаллов, что происходит повреждение сарколеммы. Мак­ симум содержания ДНК в выделенном соке установлен также и в быстрозамороженной рыбе. Это объясняется растрескивани­ ем наружных слоев мяса при двухстороннем быстром заморажи­ вании вследствие увеличения объема тканей, наполненных крис­ таллами льда, и быстро образующейся твердой корке на поверх­ ности с обеих сторон рыбы.

Подтверждением отрицательного воздействия ультрабыстрого замораживания на структуру филе являются результаты ра­ бот, проведенных научно-исследовательской станцией Торри

[92].Тресковое филе, замороженное погружением в жидкий азот

ив спирт, охлажденный до очень низких температур, после дефростации было сильно потрескавшимся.

При одностороннем замораживании самые большие повреж­ дения тканей происходят при средней скорости замораживания, когда образуются кристаллы льда внутри клеток. В то же время в соке, выделенном из очень быстро замороженной рыбы, макси­ мального содержания ДНК не установлено. Это свидетельствует о том, что при одностороннем замораживании не возникает внут­ реннее давление, обусловленное увеличением объема тканей, поскольку образование ледяной корки по всей поверхности бы­ вает неравномерным.

Тем не менее даже очень большие скорости замораживания не вызывают денатурации белков мяса рыбы. Это доказано за­ мораживанием в жидком пропане при температуре 78 К (минус 195° С) очень тонких препаратов мышц, толщина которых отве­ чает диаметру среза мышечного волокна [82].

Фундаментальные исследования влияния свежести сырья и температуры хранения мороженой рыбы на изменения, проис­ ходящие в мышечных белках, были проведены Ноутварпом и Хином [94]. Они показали, что эти факторы влияют на измене­ ния, протекающие в мышечных белках, в большей степени, чем скорость замораживания.

Большое влияние на качество мороженого продукта оказы­ вает состояние сырья. Истощенная рыба содержит много воды и мало белка. После извлечения на палубу она неподвижна, ее мясо имеет молочный оттенок, поверхность филе, полученного из такой рыбы, бывает шероховатой. Хорошо упитанная рыба энергично бьется после вылова, а филе из нее имеет гладкую поверхность и блестящее мясо. Истощенной рыба бывает после нереста или длительного голодания. Рыба, замороженная буду­

208

чи сильно истощенной, после дефростадии обнаруживает при­ знаки бльшей денатурации белков, чем упитанная рыба.

Филе, изготовленное из мороженой рыбы после дефростадии, очень часто бывает непрочным, распадается. Это вызвано измене­ ниями соединительной ткани, которая в результате происходя­ щих в ней реакций теряет способность связывать отдельные миотомы [12]. Степень уменьшения плотности мяса в большой ме­ ре зависит от биологических факторов. Оказалось, что филе из тощей рыбы меньше расслаивается, чем филе из упитанной ры­ бы, а при органолептической оценке после варки оказывается

вида во льду перед замораживанием ухудшается ее консистен­ ция после дефростадии. Для получения хорошего филе хека пе­ ред замораживанием можно хранить во льду не более одних суток, неразделанную треску — до трех суток, камбалу — до пя­ ти суток, морского окуня — трое-четверо суток.

В наибольшей степени и с наибольшей скоростью плотность мышц снижается тогда, когда посмертное окоченение происходит при температуре выше 288 К (15°С). Поэтому рыбы, выловлен­ ные в районах Средней Атлантики, подходят для замораживания только при условии немедленного после вылова охлаждения и хранения до замораживания в охлажденном виде.

Известно, что даже экземпляры рыбы одного и того же вида, выловленные за один и тот же замет, имеют неодинаковый срок возможного хранения в замороженном виде и различные органо­ лептические характеристики. Это можно объяснить различием в pH мяса экземпляров такой рыбы. На основании длительных ис­ следований установлено, что около 50% выгружаемой в порту Абердин (Шотландия) крупной трески имеет pH от 6,40 до-6,70, 25% имеет pH выше 6,70 и 25% — ниже 6,40. При исследовании мяса пикши 74% экземпляров имело pH от 6,40 до 6,70 и только 2% выше 6,70. Исследования влияния pH на явления денатурации белков в мороженой рыбе, а также на консистенцию ткани пос­ ле варки показали, что уменьшение растворимости белков и ухудшение консистенции во время хранения в замороженном ви­ де в большей степени были выражены в мясе рыбы с более низ­ ким pH в момент замораживания [64] (рис. 96 и 97).

Установлено, что в процессах денатурации мышечных белков во время хранения рыбы при температуре замораживания основ­ ную роль играют жирные кислоты. Линолевая и линоленовая ки­ слоты очень сильно снижают растворимость актомиозина в раст­ ворах соли [3, 67]. Степень уменьшения растворимости актомио­ зина зависит от строения жирной кислоты, от концентрации и времени хранения раствора актомиозина в присутствии жирных кислот. С увеличением степени ненасыщенности кислоты возрас­ тает ■степень снижения растворимости актомиозина трески