Охлаждение продуктов животного происхождения
Поскольку из всех потребляемых продуктов животного происхождения наиболее важным и ценным является мясо, рассмотрим происходящие в нем процессы более подробно.
В послеубойный период в мясе происходят автолитические изменения, обусловленные действием тканевых ферментов. Сразу после убоя преобладающим становится процесс созревания, который протекает под влиянием содержащихся в мясе биологически активных соединений.
Физико-химические изменения мяса в процессе созревания.Процесс созревания состоит из двух фаз (стадий): в первой — посмертное окоченение — преобладают процессы окоченения мышц; во второй происходят размягчение мышечной ткани и накопление продуктов, формирующих потребительские свойства мяса. На этой стадии мышечные белки подвергаются различной степени денатурации и протеолиза. Продолжительность каждой стадии зависит от условий холодильной обработки и хранения продуктов животного происхождения.
Рассмотрим первую стадию. Мясо, полученное сразу после убоя животного (парное), в течение первых 3 ч обладает высокой влагопоглотительной и влагоудерживающей способностью, которая и обусловливает его нежную консистенцию после тепловой обработки. В парном мясе содержится значительное количество гликогена, аденозинтрифосфорной (АТФ), креатинфосфорной (КФ) кислот. Белки миозин и актин не связаны друг с другом, развариваемость коллагена соединительной ткани очень высокая (около 23 % его содержания), количество связанной влаги 80 —90 % общего содержания воды в мясе. Мышечные волокна в первые 2 —Зч после убоя набухшие.
Через 4 —6 ч после убоя наступает посмертное окоченение, которое начинается с мышц конечностей и сердца, выполняющих при жизни животного наиболее напряженную работу. Окоченение протекает неодинаково и зависит от температуры, возраста и упитанности животного. В период посмертного окоченения значительно изменяются физико-химические свойства мяса. Жесткость, а соответственно и сопротивление разрезающему усилию возрастают в два раза. Наблюдается уменьшение количества связанной воды, а также способности к гидратации. Такое мясо наименее пригодно для кулинарной обработки, поскольку имеет неудовлетворительные аромат и вкус и малоустранимую при тепловой обработке жесткость.
Посмертное окоченение имеет общебиологическую природу и единую для всех животных направленность процессов: распад гликогена, КФ и АТФ; ассоциация актина и миозина в актомиозиновый комплекс; изменение гидратации мышц.
Вследствие прекращения доступа кислорода в клетки затухает аэробная фаза энергетического обмена, в которой происходит ресинтез мышечного гликогена, и остается лишь анаэробная фаза— распад гликогена (гликолиз), который происходит путем фосфорилирования с участием АТФ. Из-за отсутствия кислорода в тканях (естественного акцептора протонов и электронов в условиях аэробного расщепления углеводов) акцептором протонов и электронов в анаэробных условиях становится пировиноградная кислота, которая восстанавливается при этом до молочной.
Анаэробные процессы распада гликогена, накопления молочной кислоты и снижения величины рН заканчиваются в мясе в основном через 24 ч хранения при 4°С; рН мышечной ткани при этом уменьшается с 7,0 до 5,8 — 5,6. Это оказывает тормозящее действие на развитие гнилостных микроорганизмов.
Содержание молочной кислоты и величина рН — важные показатели качества мяса. От них зависят стойкость его при хранении и ряд физико-химических показателей, определяющих технологические и потребительские свойства (влагоемкость, количество влаги, выделяющейся при тепловой обработке, и мясного сока при размораживании). По мере снижения величины рН создаются более благоприятные условия для действия мышечных катепсинов, что имеет большое значение для последующего созревания мяса.
В мышцах здоровых, упитанных, отдохнувших животных содержится до 0,8 % гликогена, а в мышцах утомленных и истощенных его меньше, молочная кислота накапливается слабо и рН не превышает 6,2 — 6,5.
Распад гликогена, протекающий после убоя животного, никогда не доходит до конца, и независимо от конечной величины рН (а она не может быть ниже 5,5) и продолжительности после-убойного хранения в мясе сохраняется некоторое его количество. При этом кроме фосфорилирования происходит амилолитический распад гликогена в мышечной ткани, которому подвергается около 10 % его общего количества. На первых стадиях автолиза отмечено лишь незначительное образование мальтозы, глюкозы и других продуктов амилолитического распада гликогена. На более глубоких стадиях окоченения (после 24 ч) распад гликогена идет именно по этому пути.
В организме животного КФ и АТФ наряду с гликогеном являются своеобразными аккумуляторами энергии, которая используется в процессах мышечного сокращения. Наиболее богаты КФ интенсивно работающие скелетные мышцы. Сразу после убоя происходят быстрый распад КФ и адекватный ему ресинтез АТФ, уровень которого сохраняется до быстрой фазы окоченения. Распад АТФ протекает медленнее, чем КФ. Одновременно происходит ресинтез АТФ в связи с распадом гликогена. До тех пор пока имеется запас гликогена, не может произойти полный распад АТФ, поэтому мышечная ткань не переходит в состояние окоченения. Когда содержание АТФ достигает критической концентрации, наступает фаза окоченения. Через 12 ч после убоя распадается до 90 % первоначального содержания АТФ.
Непосредственно после убоя миозин связан в комплекс с ионами калия, магния, кальция, а также с гликогеном и АТФ. Диссоциация комплекса, вероятнее всего, происходит в результате накопления молочной кислоты и снижения рН. Калий, магний и кальций освобождаются из комплексных соединений. Свободный ион кальция вызывает сближение миозина с Ф-актином, происходят образование актомиозина и активирование миозиновой АТФ-азы. При этом АТФ теряет неорганический фосфат, а освобождающаяся энергия макроэргическои связи используется на перемещение актиновых протофибрилл относительно миозиновых. Миофибриллы начинают укорачиваться, что является результатом втягивания нитей актина между нитями миозина. Образуется комплекс актомиозина, и происходит дальнейшее сокращение миофибрилл: внешне это выражается в посмертном окоченении мышечной ткани. Процесс образования актомиозина в результате взаимодействия актина с миозином сопровождается снижением числа свободных гидрофильных центров в их молекулах в результате взаимной блокировки активных групп белков. Уровень гидратации последних резко снижается.
После убоя мышечная ткань находится в состоянии очень высокой гидратации. В течение одних суток хранения наблюдается сильное падение способности мышечной ткани прочно удерживать воду. Минимум гидратации и максимум жесткости мяса совпадают по времени.
По мере перехода мышц в стадию окоченения растворимость белков резко уменьшается и достигает минимума на стадии максимального окоченения. Растворимость белков снижается при приближении значения рН к изоэлектрической точке мышечных белков. Кроме того, вследствие распада АТФ в процессе окоченения белки находятся в состоянии плотной сетчатой структуры, и их экстрагирование снижается. Уменьшение растворимости белков может быть обусловлено и буферным связыванием воды в результате конформационных изменений актина при переходе его из глобулярной формы в фибриллярную. Происходящая при этих превращениях полимеризация актина уменьшает его удельную поверхность и, следовательно, количество гидрофильных групп, способных взаимодействовать с водой. В результате снижения влагоудерживающей способности мышечной ткани уменьшается выход мяса и изделий из него при тепловой обработке.
Таким образом, в посмертном окоченении мышц решающая роль принадлежит сократительным белкам мышечной ткани, образующим прочные белковые комплексы, которые придают мясу повышенную жесткость, плотность, снижают его водоудерживающую способность.
С понижением температуры хранения задерживаются наступление и окончание первой фазы созревания мяса в связи с замедлением скорости биохимических процессов, протекающих в мышечной ткани. Так, если при 16 — 18 °С говядина находится в состоянии окоченения сутки, то при 0 °С — двое суток. При медленном охлаждении мяса происходит более глубокий процесс окоченения, чем при ускоренном, так как быстрее распадается гликоген и увеличивается содержание молочной кислоты.
В период развития окоченения не наблюдается существенного разрушения структурных элементов мышечного волокна. Лишь через сутки заметны изменения в строении ядер. Соединительная ткань между мышечными пучками немного отслаивается. Впоследствии обнаруживаются признаки разрушения структуры саркоплазмы. Все это свидетельствует о начале созревания.
На второй стадии созревания мяса — размягчение мышечной ткани и накопление продуктов, формирующих потребительские свойства мяса, — происходит ряд изменений его свойств, обусловленных углублением автолиза, в результате которых мясо приобретает хорошо выраженные аромат и вкус, становится мягким и сочным, более влагоемким и доступным действию пищеварительных ферментов по сравнению с мясом в состоянии посмертного окоченения.
Вторая стадия созревания наступает через двое суток хранения мяса при низких положительных температурах, процесс этот связан с изменением состава и состояния основных компонентов мяса. В этом процессе исключительно велика роль ферментов, потому что от их активности зависят общее направление и скорость протекания процессов распада при хранении мяса. Под действием целой группы гидролитических ферментов — протеаз, гидролаз, липаз и др. — белки начинают подвергаться ферментативному гидролитическому расщеплению — протеолизу.
Характер изменений в мясе под действием ферментов можно проследить на примере гидролазы и липазы. В клетках различных тканей гидролазы находятся в специальных субмикроскопических образованиях (мешочках, окруженных тонкой мембраной), получивших название лизосом. При созревании мяса мембраны лизосом разрушаются и гидролазы получают свободный доступ ко всем химическим компонентам клеток — так начинается процесс автолиза (растворение или разрушение) тканей. Сразу после убоя животного липиды мяса подвергаются воздействию мышечных липаз. Оптимум их действия лежит в слабощелочной среде (рН 7,3 — 7,5). Чем больше запасы гликогена в мышцах, тем интенсивнее его распад и значительнее понижение рН тканей. По мере распада гликогена активность мышечных липаз уменьшается.
В результате протеолиза миофибриллярных белков при созревании мяса увеличивается количество N-концевых групп вследствие разрыва пептидных связей в белках фракции миозина, что приводит к уменьшению жесткости мяса.
Установлено, что улучшение консистенции мяса обусловлено не только разрушением поперечных связей актомиозинового комплекса и ограниченным протеолизом миофибриллярных белков, но и дезинтеграцией z-пластинок саркомеров.
На второй стадии созревания растворимость белков вновь увеличивается, но не достигает значений растворимости белков парного мяса, что объясняется необратимостью начавшегося при созревании мяса процесса их денатурации. На растворимость белков мышечной ткани существенно влияет происходящее при созревании мяса перераспределение ионов Са, Mg, Zn.
Процесс гидратации белков имеет положительную корреляцию с нежностью мяса.
В тканях мяса уже после непродолжительного хранения увеличивается содержание свободных жирных кислот, а также ди- и мо-ноглицеридов — продуктов неполного гидролиза триглицеридов.
В течение некоторого времени в тканях может продолжаться окисление жирных кислот, в основном низкомолекулярных. Процессы окисления (дегидрирования) в анаэробных условиях, которые создаются в тканях сразу после убоя животных, из-за недостатка акцепторов водорода активно не развиваются. Процесс останавливается на стадии образования гидрокси- и кетокислот, превращающихся под действием тканевых декарбоксилаз в кетоны, которые обладают неприятным специфическим запахом и могут вызвать порчу продукта. По мере понижения температуры ферментативные процессы расщепления липидов замедляются.
В изменении потребительских достоинств мяса важную роль играют количество и состояние компонентов соединительной ткани. В процессе созревания степень превращений различных компонентов мяса неодинакова, поэтому при равных условиях нежность разных отрубов одного животного, а также одинаковых отрубов разных животных оказывается различной. Нежность мяса, содержащего значительное количество соединительной ткани, относительно невелика, и требуется более длительное его созревание. У молодых животных и птицы этот процесс протекает быстрее, чем у старых. Автолитические изменения в мясе больных и усталых животных менее глубоки и выражены, чем в мясе здоровых и отдохнувших. С увеличением нежности мяса наблюдается улучшение его вкусовых и ароматических свойств.
Сырое созревшее мясо имеет слегка кисловатый запах, аромат не ярко выражен. Приятные вкус и аромат оно приобретает после тепловой обработки, во время которой вещества, участвующие в формировании этих свойств мяса, подвергаются сложным превращениям — распаду с образованием новых соединений. Вкус и аромат вареного мяса и бульона улучшаются по мере накопления в сыром мясе свободных аминокислот, моносахаридов, продуктов распада нуклеотидов, летучих карбонильных соединений и др.
На второй стадии созревания мяса возрастает общее содержание свободных аминокислот и на вторые сутки хранения при 2°С превышает их количество в парном мясе, а при дальнейшем хранении увеличивается еще больше.
В процессе созревания в мясе продолжается накопление моносахаридов: глюкозы, фруктозы, рибозы и др. Во время тепловой обработки происходят меланоидиновые реакции, в ходе которых свободные аминокислоты взаимодействуют с моносахаридами: образуются меланоидины, придающие вкус и аромат мясу.
При распаде нуклеотидов увеличивается содержание инозиновой кислоты, инозина, гипоксантина. Инозиновая, гуаниловая и глутаминовая кислоты, а также их натриевые соли придают супам и бульонам специфические вкус и аромат.
Непрерывно возрастает содержание карбонильных соединений и к концу срока созревания превышает их количество в парном мясе более чем в два раза. Летучие карбонильные соединения сами обладают определенным запахом, а также могут участвовать в меланоидинообразовании.
Цвет мяса — один из важнейших показателей, определяющих его товарный вид. Он зависит от содержания и физико-химических изменений миоглобина и гемоглобина — сложных белков, относящихся к группе хромопротеидов.
Хромопротеиды — это сложные белки, в состав небелковой части которых входят окрашенные соединения. К ним относятся некоторые ферменты (цитохромы, каталаза) и кислородсвязывающие белки (гемоглобин и миоглобин). Простетической группой этих белков является окрашенное в красный цвет железосодержащее соединение (гем), способное соединяться с различными газами, в том числе с кислородом.
Решающую роль в формировании цвета мяса играет миоглобин. Поскольку физическая нагрузка мышц (и, следовательно, снабжение их кислородом) различна, содержание миоглобина, а значит, и цвет мяса неодинаковы не только у разных видов животных, но и у разных мышц одного и того же животного. Количество его в мышцах зависит от возраста и активности животных.
Связанный с кислородом миоглобин, содержащий двухвалентное железо (оксимиоглобин), придает мясу яркий светло-красный цвет. Потребительская оценка такого мяса самая высокая. Окисленный и неспособный связываться с кислородом миоглобин, в состав которого входит метмиоглобин, обусловливает коричнево-бурый цвет мяса, а восстановленный, способный связываться с кислородом, содержащий трехвалентное железо, — темно-красный. Соотношением производных миоглобина, одновременно присутствующих в мясе, определяется цвет последнего.
Оценку цвета мяса проводят комплексно, органолептически испектрофотометрически (по соотношению производных миоглобина). Цвет поверхности свежего мяса, которое хранится на воздухе, зависит преимущественно от соотношения окисленного миоглобина и метмиоглобина, а цвет внутренних слоев — от содержания миоглобина.
Образование оксимиоглобина в мясе связано со скоростью и с глубиной диффузии кислорода в мышечную ткань. На поверхности свежего мяса, хранившегося на воздухе, на глубине 1—2 мм имеется светло-красный слой оксимиоглобина, под ним небольшая зона метмиоглобина, еще глубже преобладает его темно-красный слой. Глубина расположения светло-красного слоя оксимиоглобина зависит от температуры хранения продукта: при низких температурах кислород диффундирует в мясо более глубоко, чем при высоких. В поверхностном же слое присутствуют все формы миоглобина, но в различных соотношениях.
Благодаря изменению белковых веществ, а также усилению вкусовых и ароматических свойств при созревании мясо становится более доступным для действия пищеварительных ферментов. Так, суточное мясо переваривается в желудке за 6,5 ч, а 10-суточное — за 4 ч. Таким образом, по комплексу показателей созревшее мясо имеет более высокую пищевую ценность, чем мясо в состоянии окоченения.
Условия холодильной обработки и сроки созревания мяса.Установлены оптимальные сроки созревания, гарантирующие максимальную нежность мяса и его наилучшие вкусовые и ароматические свойства, но каждое из этих свойств достигает оптимума в разные сроки хранения.
Для мяса крупного рогатого скота могут быть рекомендованы следующие условия и сроки созревания, при которых оно приобретает необходимые потребительские свойства (нежность, вкус, аромат): при 0 °С — 12—14 сут, при 8 °С — 6 сут, при 16— 18 °С — 4 сут. Баранина и свинина созревают в более короткие сроки: при 0 °С — соответственно через 8 и 10 сут. Для мяса, направляемого на промышленную переработку, рекомендуется более сокращенная выдержка при 0 °С, так как во время технологической обработки процесс созревания продолжается: для колбасного производства 1 — 2 сут, для консервного и полуфабрикатов 5 — 7 сут.
При несвоевременном охлаждении туш послеубойное выделение теплоты приводит к возникновению загара мяса — пороку, в результате которого мышечная ткань в глубинных слоях приобретает сероватый оттенок и неприятный запах. Температура в толще мышц может достигать 40 °С и выше. При этом начинается денатурация термолабильных белков, происходят процессы распада отдельных полипептидов с выделением свободных, серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина). Мышечная ткань характеризуется слабой связью волокон и низким сопротивлением на разрыв, тестообразной консистенцией. Такое мясо легко плесневеет и подвергается гнилостному разложению. Опасность появления загара особенно велика у мяса упитанных животных, в мышцах которых содержится больше гликогена. Для предупреждения загара туши и полутуши необходимо своевременно охлаждать и делать надрезы на их толстых частях, что улучшает газо- и теплообмен по всему объему продукта.
На качество мяса влияет также быстрота холодильной обработки в начальный период созревания. Если парное мясо с высоким значением рН быстро охлаждать или замораживать до наступления стадии окоченения, то при температуре мышц около 10 °С возникает так называемое «холодовое сжатие», или уплотнение, которое не полностью обратимо и приводит к повышению жесткости мяса. Холодовое сжатие имеет ту же природу, что и послеубойное окоченение, только развивается оно на фоне быстрого температурного перепада охлаждаемых мышц. Для быстрого охлаждения характерен высокий темп понижения температуры (до 4°С/ч и более), что и является решающим фактором развития холодового сжатия. Так как охлаждение мяса мелких животных и птицы происходит быстрее, чем крупного рогатого скота, то и опасность увеличения жесткости возрастает.
На эффект холодового сжатия влияют упитанность животного, состояние мышц и другие факторы. Так, свинина с толстым слоем Шпика из-за пониженного теплообмена охлаждается так медленно, что сжатия мышечной ткани под действием холода практически не происходит; если полутуши находятся в подвешенном состоянии и мышцы прикреплены к скелету, сжатие мышц уменьшается.
Холодовое сжатие можно рассматривать как результат повреждающего действия, приводящего к нарушению структуры и функций биологических мембран, которые весьма чувствительны иэнергетической недостаточности и физико-химическим воздействиям.
Установлено, что в мышцах быстро охлажденных после убоя животных до температуры ниже 15 °С кальциевый насос перестает нормально функционировать. В соответствии с концентрационным градиентом ионы кальция выходят из цистерн и трубочек саркоплазматического ретикулума, вызывая сокращение мышц. Существенно, что концентрация АТФ в мышцах быстро охлажденного мяса (вследствие замедления распада АТФ при понижении температуры) выше, чем в мышцах постепенно охлаждаемого, поэтому жесткость мяса при холодовом сжатии более высокая, чем при послеубойном.
Наиболее эффективны методы борьбы с Холодовым сжатием, связанные с принудительным уменьшением содержания АТФ в мышцах мяса до момента его быстрого охлаждения. Один из них — метод электростимуляции, позволяющий предотвратить холодовое сжатие мяса путем пропускания электрического тока через парные туши, полутуши и отрубы. Электростимуляцию проводят на любом этапе технологической обработки скота (после обескровливания, съема шкуры или распиловки туш на полутуши) импульсным и переменным током (напряжение 240 — 250 В, частота 40 — 60 Гц, продолжительность 1—3 мин).
При пропускании тока сразу после убоя рН уменьшается с 7,0 — 7,3 до 5,7 через 2 ч. У туш, не подвергнутых электростимуляции, это происходит только через 7 — 9 сут и более. При понижении рН высвобождаются ферменты, вызывающие расщепление белков.
Электростимуляция повышает активность тканевых катепсинов, вызывает физическое растяжение и разрыв мышц, ускоряет биохимические изменения: в течение 2 мин в мышцах происходят такие биохимические изменения, которые в обычных условиях продолжаются 7 ч.
Применение электростимуляции эффективно для ускорения размягчения (тендеризации) охлажденного, замороженного иразмороженного мяса. Подвергнутое электростимуляции мясо имеет нежную консистенцию, хорошие естественные окраску и вкус. Такая обработка рекомендуется для мяса, предназначенного для использования в парном виде в колбасном производстве или в охлажденном после 7 —8-суточного хранения для выработки натуральных полуфабрикатов.
Изменения в мясе при холодильной обработке.При холодильной обработке в продуктах происходят физические, биохимические и микробиологические изменения.
Физические изменения характеризуются главным образом потерями массы продуктов, уплотнением поверхностного слоя (образование корочки подсыхания).
Изменения, происходящие при холодильной обработке продуктов животного происхождения, тесно связаны с содержанием в них влаги (внутри клеток и между ними). С понижением температуры молекулы воды благодаря дипольному характеру (полигидроли) образуют комплексы. Вокруг ионов или гидрофильных коллоидных частиц создается гидратная оболочка, водосвязывающие силы внутри которой увеличиваются по направлению снаружи внутрь. Диполи воды, сгруппировавшиеся на молекуле-носителе, тесно связаны с ней, и вода в таком состоянии называется связанной. Она имеет повышенную плотность и пониженную растворяющую способность, которая является одной из причин сохранения качества продукта при холодильном хранении, так как неактивная гидратная оболочка препятствует обмену между продуктами реакции. С понижением температуры количество связанной воды увеличивается и тормозит химические и биохимические реакции.
Ввиду большого содержания влаги в мясе животных и птицы над поверхностью свежего мяса устанавливается высокая относительная влажность воздуха (98 — 99 %), которая всегда превышает среднюю влажность воздуха в камерах для холодильной обработки и хранения продуктов.
Относительная влажность воздуха в холодильной камере при температуре от -1 до 0 °С может составлять максимум 90 — 95 %. Из-за разницы в давлении пара поверхность охлаждаемого мяса быстро подсыхает, пока равновесная влажность над ней не приблизится к относительной влажности воздуха в холодильной камере. Чем больше поверхность продукта по отношению к его объему, тем быстрее он высыхает. С ростом скорости движения воздуха увеличиваются также потери от испарения. Концентрация раствора в поверхностном слое возрастает, что приводит к необратимым процессам (денатурация, усадка и образование корочки). Корочка подсыхания не только препятствует развитию микроорганизмов на поверхности мяса, но и значительно снижает потери массы при хранении охлажденного мяса.
При прочих равных условиях наибольшими будут потери массы в продуктах со значительным количеством воды или без упаковки. Кроме того, потери зависят от вида продукта, способа охлаждения и изменяются от 0,4 до 2 % и более.
В результате частичного испарения влаги с поверхности рыбы При охлаждении в воздушной среде уменьшается ее масса, увеличиваются плотность тканей и вязкость тканевых соков в крови. Величина усушки зависит от свойств рыбы, охлаждающей среды, условий охлаждения, размера, плотности и жирности. Чем больше в рыбе воды, тем больше влаги из нее испаряется в процессе охлаждения, поэтому у тощих рыб усушка больше, чем у жирных. Применение газо-, водонепроницаемых упаковочных материалов может практически полностью предохранить продукты от усушки.
Биохимические изменения в продуктах связаны с активностью содержащихся в них ферментов. С момента прекращения жизни животных резко нарушается равновесие обменных процессов — на смену процессам синтеза приходят процессы распада, связанные с необратимыми изменениями в составе этих продуктов.
Микробиологические изменения обусловлены тем, что в процессе охлаждения создаются условия, тормозящие развитие микроорганизмов, а уменьшение увлажненности поверхности продуктов значительно задерживает их рост и размножение. На мясе до и после охлаждения преобладают мезофильные формы микроорганизмов; психрофильных бактерий сравнительно немного; часть микроорганизмов в процессе охлаждения погибает или переходит в состояние анабиоза. Быстрое охлаждение продуктов тормозит развитие микроорганизмов.
Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 1890;