ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ, СУХИХ ВЕЩЕСТВ, ВИТАМИНОВ В ПРОЦЕССЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Вода является основным компонентом большинства пищевых продуктов. Она оказывает влияние на многие показатели качества, особенно связанные с текстурой. Такие способы консервации пищевых продуктов, как тепловая обработка, облучение также во многом зависит от изменения состояния водного компонента этих продуктов.

Сырье и материалы, применяемые в перерабатывающих пищевых производствах и в отечественном питании, можно разделить на две группы:

Ø твердые кристаллические тела (сахар, лимонная кислота, соль поваренная и т.д.);

Ø коллоидно-дисперсные системы, которые в свою очередь подразделяются на три группы.

1) Эластичные гели – тела, которые при обезвоживании сжимаются, но сохраняют эластичность. Относится прессованное тесто, изделия на основе агар-агара (пастила, зефир) и желатина (мармелад).

2) Хрупкие гели, тела которые после сушки становятся хрупкими.

3) Капиллярно-пористые коллоидные тела: хлеб, зерно и т.д.

Эластичные стенки капилляров этих тел деформируются при сушке, поэтому изделия могут изменить свой объем (усадка) и форму (крошение).

Различные тела неодинаково взаимодействуют с содержащейся в них влагой, по-разному ее связывают.

Академиком П.А. Ребиндером предложена классификация форм связи влаги на основе энергии связи.

а) механическая – влага смачивания, содержащаяся в капиллярах и микрокапиллярах. Эта форма связи наименее прочная, ее можно легко удалить механическим воздействием, например, прессованием или центрифугированием;

б) физико-химическая форма связи – адсорбционная, осмотическая и структурная влага, содержащаяся в клетках и микрокапиллярах. Для разрушения этой формы связи требуется намного больше энергии. Как правило, удаление такой влаги происходит в виде пара, то есть необходимо предварительно превратить воду в пар, затратив большое количество энергии;

в) Химическая форма связи - наиболее прочная. Это ионная связь(NaOH) и вода в кристаллогидратах (Cu SO₄· 5H₂O). Эта связь может быть разрушена либо путем химического воздействия, либо нагревом до высоких температур – прокаливанием.

Вследствие тетраэдрического строения молекулы вода может быть связана с некоторыми другими молекулами воды посредством водородных связей и при этом образовывать полимерную структуру.

Вследствие чрезвычайно высокого разделения зарядов, измеряемого диэлектрической константой, вода является хорошим растворителем.

При анализе влияния активности воды на ее состоянии необходимо помнить следующие ее общие свойства:

Ø вода растворяет молекулы вещества;

Ø молекулы вещества могут переходить в водную фазу;

Ø молекулы вещества могут концентрироваться в водно-жидкостной фазе вплоть до осаждения;

Ø растворенные молекулы вещества могут реагировать внутри фазы;

Ø вода может сама ступать в реакцию;

Ø вода существует в растворе в виде полимера, создает и поддерживает свою структуру.

Так как молекулы вещества переходят в чистый водный раствор, то они связывают молекулы воды вокруг себя, которые образуют гидратную оболочку.

По мере растворения все большего количества вещества мольная доля воды и ее активность уменьшаются. Активность воды будет уменьшаться до тех пор, пока раствор не станет насыщенным и не начнется кристаллизация.

При обработке продуктов животного происхождения содержание воды и растворимых веществ изменяется на следующих этапах:

Ø при оттаивании сырья и хранении полуфабрикатов;

Ø в процессе вымачивания соленых продуктов.

В процессе оттаивания мясопродукты выделяют большее или меньшее количество соли, что обусловлено изменением коллоидных структур мышечной ткани, состоянием белков перед замораживанием, режима замораживания, условий хранения и оттаивания.

В мясе содержится в среднем 72-78% воды, в рыбе 70-80%. В жирных рыбе, мясе, птице и субпродуктах влаги несколько меньше 46-68%. Количество воды в мышечной ткани определяется в значительной степени гидратацией белков мяса. Минимальная их гидратация характерна для стадии посмертного окоченения. По мере разрешения этого процесса степень гидратации белков увеличивается.

В мясопродуктах основной является свободная вода, механически удерживаемая внутри белковых мицелл, количество адсорбционно-связанной воды невелико (0.6 г на 1 г белка).

Известно из ранее изученного материала, что при замораживании кристаллы льда образуются в первую очередь в тканевой жидкости, так как там концентрация растворенных в ней веществ меньше, чем в мышечном волокне. Вследствие вымерзания воды концентрация раствора увеличивается, следовательно, увеличивается и осмотическое давление, в результате вода из мышечного волокна перемещается в тканевую жидкость, и, замерзая, образует кристаллы разной величины. Чем быстрее происходит замораживание, тем меньше жидкости переходит в тканевое пространство из мышечных волокон, и тем меньше образуются кристаллы. При медленном замораживании образуются крупные кристаллы, что приводит к механическому разрушению мышечных волокон.

В процессе хранения даже при незначительных колебаниях температуры происходит растворение мелких кристаллов и увеличение крупных, что также приводит к разрыву сарколеммы мышечных волокон.

Благодаря повышению концентрации солей в мышечном волокне происходит высаливание белков, а иногда и их денатурация, что приводит к снижению гидратации коллоидов. Глубина денатурационных изменений зависит от состояния белков перед замораживанием, интенсивности замораживания, сроков хранения.

Наиболее сильно снижается водоудерживающая способность белков мышечной ткани мяса, если оно замораживается в период посмертного окоченения. При последующем оттаивании такое мясо теряет значительно больше сока, чем замороженное в парном состоянии или созревшее.

При оттаивании протекают процессы, обратные замораживанию. Но полностью первоначальные свойства не восстанавливаются. Степень обратимости процессов кристаллообразования, изменения коллоидного состояния восстановление структуры ткани тем больше, чем быстрее происходило замораживание, ниже температура и меньше продолжительность хранения.

При оттаивании вода постепенно поглощается мышечными волокнами, при этом восстанавливается коллоидная структура. При медленном оттаивании вода полнее поглощается волокнами, следовательно, более полно восстанавливаются свойства мышечной ткани. Сроки размораживания:

Говядина – 3-5 суток,

Мелкие туши животных – 2-3 суток.

Такие сроки обеспечивают практически полную сохранность сока (потери до 1%). При быстром оттаивании потери составляют 7-15%.

В продуктах живого происхождения при всех приемах тепловой обработки происходит изменение содержания воды и сухих веществ. Величина потерь зависит от химического состава сырья и способа обработки.

Мы изучали, что при денатурации мышечные белки теряют воду, а сваривание коллагена и переход его в глютин сопровождается ее поглощением. Поглощение воды коллагеном лишь частично компенсирует потерю ее мышечными волокнами. Поэтому мясопродукты при тепловой обработке всегда в большей или меньшей степени обезвоживаются.

Процесс выделения воды из мяса и рыбы протекает различно. Чем выше температура нагрева мяса, тем больше потери воды. При нагревании рыбы такой закономерности не наблюдается, максимум выделения влаги наблюдается при 65-75⁰ С. Такое различие указывает на то, что поглощение воды коллагеном компенсирует ее потерю мышечными белками рыбы в большей степени, чем мяса.

Выделение воды из крупных кусков происходит постепенно по мере прогревания продукта. Потери веса при варке в течение 1 часа – 26%, 2 часов – 40%. При полном прожаривании различные виды мяса теряют около 50%, рыбы – около 25% содержащейся в ней воды.

Но в характере выделения воды при варке и жарке имеются существенные различия. Во время варки в воде вся выделяемая продуктом влага поступает в окружающую среду в жидком состоянии. При жарке только небольшая часть влаги выделяется в жидком состоянии, образуя сок. Основная масса ее испаряется сначала с поверхности, а затем, по мере прогревания, с более глубоких слоев. При варке паром, припускании и тушении влага в жидком состоянии выделяется меньше, чем при варке в воде, но больше, чем при жарке.

Растворимые вещества удаляются из продукта в основном с водой, выделяемой в жидком состоянии. Поэтому, как следует из вышеизложенного, наибольшее количество растворимых веществ извлекается из мышечной ткани во время ее варки в воде. Дополнительное извлечение растворимых веществ происходит за счет диффузии, выравнивающей концентрацию их в продукте или бульоне.

В процессе жарки растворимые вещества выделяются в наименьшем количестве, так как при этом способе основная масса влаги испаряется в виде пара.

Припускание, тушение и варка на пару по количеству извлекаемых из продукта веществ занимает промежуточное положение между варкой в воде и жаркой.

При варке мясных продуктов в воду переходят растворимые белки, экстрактивные и минеральные вещества, витамины.

Экстрактивные веществапредставляют собой смесь разнообразных продуктов распада, образующихся в процессе обмена веществ живой ткани. Делятся на азотистые и безазотистые.

Азотистые – свободные аминокислоты, дипептиды, мочевина, производные гуанидина и пуриновые основания.

Свободные аминокислоты занимают значительную часть экстрактивных веществ – до 1%. Найдено их 17. Но особо следует выделить глутаминовую кислоту, содержание которой в мышечной ткани 15-50мг%. Растворы глутаминовой кислоты имеют специфический сложный «мясной вкус».

Производные гуанидина: креатин- 0,5% и креатинин - 0,01%.

Дипептиды – карнозин и ансерин – не более 0,3%, мочевина (карбамид) – 0,2%.

Пуриновые основания – 0,05%-0,15%, преобладает гипоксантин.

К безазотистым веществам относятся: гликоген, сахара, кислоты, мезоинозит. В процессе созревания мяса количество гликогена сокращается в 3-4 раза, а содержание молочной кислоты растет. Сахара – глюкоза, фруктоза рибоза – содержатся в мясе в небольшом количестве. Качественный состав экстрактивных веществ говядины, свинины, баранины примерно одинаков, только в баранине обнаружен трипептид глютатион, цистеиновая кислота, аминокислота – орнитин.

Растворимые вещества в процессе варки изменяются – белки свертываются, экстрактивные вещества взаимодействуют между собой, образуют новые продукты, имеющие специфическую окраску, вкус, запах.

Динамика выделения следующая. Растворимый белок выделятся в первые полчаса варки (около 80% общего количества). Остальные растворимые вещества (органические и минеральные) выделяются постепенно, почти одинаковыми темпами на протяжении 2 часов, затем скорость выделения уменьшаются.

Из мелких кусков растворимые вещества выделяются более интенсивно, причем в наибольшем количестве – в первые полчаса варки. Выделение глютина происходит в конце варки.

Количество веществ, извлекаемых в процессе варки, зависит не только от его свойств, но и от технологических факторов:

Температурный режим

Мясопродукты варят при погружении в холодную или горячую воду. При погружении в горячую воду белка теряется в 2 раза меньше, чем в холодную, но все равно потери очень малы (0,03 и 0, 06%), Так как температура денатурации белков очень низка.

Извлечение же остальных растворимых веществ при погружении в горячую и холодную воду практически одинаково.

Температура варки 97…98⁰ С обеспечивает наиболее быстрое доведение мяса до готовности. Мясо с небольшим содержанием ткани (телятины) можно довести до готовности в те же сроки при температуре 90⁰ С.

В результате понижения температуры варки геле мышечных белков уплотняются в меньшей степени, благодаря чему в мясе остается больше влаги и растворимых веществ.