Деструкция белков

При тепловой обработке продуктов изменения белков не ограничиваются их денатурацией. Для доведения продукта до полной готовности необходимо нагревать его при температурах, близких к 100 °С, более или менее продолжительное время. В этих условиях белки подвергаются дальнейшим изменениям, связан­ным с разрушением их макромолекул. На первом этапе изменений от белковых молекул могут отщепляться функциональные группы с образованием таких летучих продуктов, как аммиак, сероводород, фосфористый водород, углерода оксид. Накапли­ваясь в продукте и окружающей среде, эти вещества участвуют в образовании вкуса и аромата готовой пищи. При длительном гидротермическом воздействии часть белков может гидролизо-ваться с расщеплением пептидных связей. При этом происходит деполимеризация белковой молекулы с образованием водораст­воримых азотистых веществ небелкового характера (свободных аминокислот, пептидов).

Деструкция коллагена мяса и рыбы приводит к образованию глютина — белка, растворимого в горячей воде. Аминокислот­ный состав глютина аналогичен составу коллагена. Как уже ука­зывалось, размягчение мясных продуктов, птицы, рыбы и не­рыбных морепродуктов при тепловой кулинарной обработке связано с деструкцией коллагена соединительной ткани, перехо­дом его в глютин.

На переход коллагена в глютин влияют следующие техноло­гические факторы:

а) температура среды; при жарке мяса, птицы, рыбы, когда температура в толще продукта не превышает 80...85 °С, переход коллагена в глютин протекает медленно; в связи с этим кулинар­ ная обработка методом жарки возможна только для таких частей туш, в которых коллагена содержится сравнительно мало и мор­ фологическое строение соединительной ткани простое, коллаге- новые волокна тонкие, располагаются параллельно направле­ нию мышечных волокон; коллаген рыб подвергается деструкции значительно легче, чем мяса (говядины), поскольку соедини­ тельная ткань рыб имеет сравнительно простое морфологиче­ ское строение, в составе коллагена меньше оксипролина, он под­ вергается денатурации и деструкции при более низких темпера­ турах;

б) реакция среды; подкисление среды пищевыми кислотами или продуктами, добавками, содержащими эти кислоты, ускоря­ ет переход коллагена в глютин;

в) измельчение мяса способствует снижению гидротермиче­ ской устойчивости коллагена; это объясняется тем, что при из­ мельчении мяса в мясорубке или рыхлении порционных кусков мяса волокна коллагена разрезаются на более мелкие фрагмен­ ты, поверхность контакта белка с окружающей средой много­ кратно возрастает.

Наряду с перечисленными выше технологическими фактора­ми на устойчивость коллагена к гидротермической дезагрегации влияют анатомо-морфологические признаки: в мясных тушах количество внутримышечной ткани и сложность ее строения возрастают по направлению от задней части к передней, а также сверху вниз; таким образом, более жесткое мясо имеет и более низкую пищевую ценность, так как белки соединительной ткани являются неполноценными по аминокислотному составу.

Деструкция коллагена до глютина ускоряется и в щелочной среде. Это используют в мясной промышленности для выработ­ки желатина, который представляет собой высушенный глютин. Сырьем для получения желатина служат такие побочные продук­ты убоя мясного скота, как сухожилия, хвосты, уши, губы, сви­ная шкурка и пр.

Сухой желатин способен набухать в холодной воде, при этом за 1 ч масса его возрастает в 6...8 раз. Набухший желатин хорошо растворяется в горячей воде. Это его свойство используют для приготовления желированных блюд: заливных рыбы и мяса, студней, муссов и других сладких блюд.

В зависимости от глубины гидролиза коллагена и количества низкомолекулярных продуктов со сравнительно короткими по­липептидными цепями желатин подразделяется на сорта выс­ший, первый и второй. Желатин высшего сорта, обладающий наиболее высокой желирующей способностью, используют в ос­новном в кино- и фотопромышленности для защиты светочувст­вительного слоя фото- и кинопленок и фотобумаги, а также в бумажной промышленности. Желатин более низких сортов при­меняют в кондитерской, медицинской промышленности, обще­ственном питании и других отраслях.

В общественном питании используют 2...3%-ные растворы желатина. Для сохранения желирующей способности этого бел­ка горячие растворы желатина рекомендуется охладить, не допу­скается их кипячение или хранение в горячем состоянии.

Поведение белка-глютина (желатина) в растворе зависит от температуры. При высокой температуре водные растворы глюти­на обладают свойствами нормальной (ньютоновской) жидкости, молекулы глютина независимо от их молекулярной массы нахо­дятся в изолированном друг от друга состоянии. По мере охлаж­дения раствора, при температуре ниже 40 °С, его молякулярно-дисперсное состояние нарушается, появляются свойства упруго-вязкой жидкости, свойственные псевдорастворам. Дальнейшее охлаждение водяного раствора глютина сопровождается посте­пенным появлением упругих свойств с образованием студня, ха­рактеризующегося определенной величиной предельного напря­жения сдвига. В растворе идет процесс структурообразования, в ходе которого молекулы глютина образуют трехмерный каркас, соединяясь друг с другом и обеспечивая определенную прочно­сть системы. Чем больше асимметрия молекул глютина, тем прочнее образующийся каркас, удерживающий в своих ячейках воду. При постоянной температуре окружающей среды (напри­мер, 5 °С) в течение 50...80 мин механическая прочность студня возрастает и стабилизируется. Студни с достаточно высокой ме­ханической прочностью можно получить и при комнатной тем­пературе, увеличив концентрацию глютина до 3,5 %. Однако на практике стремятся снижать концентрацию глютина, одновре­менно понижая температуру процесса, и таким способом полу­чают более пластичные и, следовательно, более нежные студни. При варке мяса часть глютина переходит в бульон (0,5... 1 % массы мяса). При варке студней с использованием субпродуктов второй категории (ноги, головы, хвосты) состав мяса подбирают так, чтобы содержание глютина в бульоне к концу варки не пре­вышало 3 %. При варке костных бульонов коллаген костей — ос­сеин — также денатурирует и переходит в глютин. Однако оссеин костей довольно устойчив к гидротермическому воздействию — для получения бульона с 3%-ной концентрацией глютина из­мельченные кости надо варить около 5 ч. Интенсифицировать этот процесс можно путем предварительной обжарки костей при 280 °С в течение 30 мин. Однако органолептические показатели качества таких бульонов низкие.

ИЗМЕНЕНИЯ АЗОТИСТЫХ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ МЯСА, ПТИЦЫ, РЫБЫ

Низкомолекулярные азотистые вещества пищевых продуктов в процессе тепловой кулинарной обработки претерпевают суще­ственные изменения, вступая в химические взаимодействия между собой, а также с редуцирующими сахарами, в норме при­сутствующими в пищевых продуктах. Внимание ученых-хи­миков, медиков и технологов привлекают в первую очередь те физико-химические процессы, в результате которых образуются мутагенные и канцерогенные вещества, представляющие потен­циальную опасность для человека.

Гетероциклические ароматические амины. На модельных опытах установлено, что из креатина, содержащегося в мясе, птице и рыбе, в сочетании со свободными аминокислота­ми и гексозами образуются гетероциклические ароматические амины, представляющие собой самые сильные из известных на сегодняшний день мутагены и канцерогены.

Впоследствии гетероциклические амины были выделены из мяса, птицы и рыбы, подвергнутых тепловой кулинарной обра­ботке.

Механизм образования гетероциклических ароматических аминов в настоящее время представляется как результат взаимо­действия продуктов карбонил-аминных реакций (Майяра) и кре-атинина (ангидрид креатина).

Наряду с производными пиридина в жареных мясных и рыб­ных продуктах обнаружены гетероциклические ароматические амины — производные хинолина, хиноксалина, имидозопири-дина и фуропиридина. В наибольших количествах указанные соединения обнаруживаются в поджаристой корочке жареных мясных и рыбных изделий, а также в мясном соке, вытекающем на сковороду во время жарки мяса, рыбы и птицы.

На кафедре технологии продуктов общественного питания Российской экономической академии им. Г. В. Плеханова была проведена научно-исследовательская работа по изучению тех­нологических факторов, оказывающих влияние на накопление гетероциклических ароматических аминов в мясных жареных изделиях, характерных для ассортимента предприятий обще­ственного питания. Инструментальное определение и иденти­фикацию гетероциклических аминов — производных хинокси-лина и пиридина — проводили методами высокоэффективной газожидкостной хроматографии и газовой хроматографии — масс-спектроскопии. Установлено, что среди технологических факторов на накопление гетероциклических ароматических аминов в жареных мясных изделиях наибольшее влияние ока­зывают температура греющей жарочной поверхности и поверх­ностного слоя мяса; продолжительность жарки; степень измель­чения мяса; наличие панировки; добавление к измельченному мясу репчатого лука.

Наибольшее количество гетероциклических ароматических аминов содержится в жареных изделиях типа шашлыков, а также при жарке порционных кусков мяса с небольшим количеством жира (основным способом), т. е. в условиях, допускающих местное подгорание (ожог). Эти данные дают основание считать, что для получения натурального жареного мяса с минимальным со­держанием гетероциклических ароматических аминов предпоч­тительна жарка во фритюре при температуре жира, не превыша­ющей 175 °С.

В мясном соке, вытекающем на сковороду из мяса при жар­ке, содержится такое же количество гетероциклических арома­тических аминов, как и в обжариваемом продукте. В связи с этим необходимо внести изменения в действующие технологи­ческие инструкции, предусматривающие использование этого сока для поливания жареных изделий при отпуске их потребите­лям, заменив мясной сок сливочным маслом, маргарином или соусом.

В натуральных мясных рубленых изделиях (без хлеба) при жарке накапливается больше гетероциклических ароматиче­ских аминов по сравнению с порционными изделиями. Это объясняется миграцией мясного сока, содержащего креатин и другие компоненты, к поверхности изделий. Однако добавле­ние к мясному фаршу измельченного репчатого лука снижает содержание гетерогенных ароматических аминов в готовых жа­реных изделиях. Причина этого обстоятельства до настоящего времени не выяснена. Есть основания полагать, что органиче­ские кислоты лука тормозят течение реакции Майяра, а это, в свою очередь, препятствует образованию гетероциклических ароматических аминов.

Панирование изделий способствует снижению содержания гетероциклических ароматических аминов в готовых жареных изделиях. Это объясняется тем, что панировка выполняет защит­ные функции по отношению к поверхности мясного изделия, понижает температуру.

Технологические исследования факторов, влияющих на об­разование в продуктах мутагенных и канцерогенных веществ, необходимо продолжать. К сожалению, для этого нужны дорого­стоящие аппаратура и реактивы.

Меланоидины. К меланоидинам относятся темноокра-шенные вещества разной химической природы, образующиеся в результате карбонил-аминных реакций (реакций Майяра), про­текающих в пищевых продуктах при их хранении и тепловой обработке. На начальном этапе этих реакций происходит вза­имодействие низкомолекулярных азотистых веществ, содержа­щих свободную аминогруппу (аминокислот, дипептидов и др.), с веществами, в структуру которых входят химически активные альдегидные группы или карбонильный кислород — С=0 (обыч­но это редуцирующие сахара — глюкоза, мальтоза, фруктоза). Образующиеся при этом сахароаминные комплексы относятся к химически неустойчивым веществам, они распадаются с образо­ванием альдегидов, аммиака, углерода диоксида.

Как известно, альдегиды и аммиак — активные химические вещества, они вступают во взаимодействие с новыми молеку­лами азотистых веществ и гексоз. Таким образом, протекают накладывающиеся друг на друга процессы: распад аминного и сахарного компонентов и взаимодействие продуктов распада со свежими молекулами. В результате распада азотистого компо­нента образуются производные пиридина и пиразина, являю­щиеся предшественниками мутагенных и канцерогенных ве­ществ.

При кулинарной обработке продуктов меланоидины обра­зуются на стадии тепловой обработки: при жарке (в румяной корочке), при длительной варке, тушении, выпечке мучных из­делий (в корочке). Меланоидины образуются в продуктах в уме­ренных количествах (при мягких режимах тепловой обработки), участвуют в формировании вкуса и аромата кулинарно приготов­ленных изделий и блюд. В то же время высокотемпературный или длительный нагрев может приводить к появлению чрезмер­но темной окраски, неприятных вкуса и запаха.