Изменение состава и свойств мяса при замораживании и при последующем хранении.

Изменение свойств мяса и мясных продуктов при замо­раживании. После прекращения жизни животного в мясе происходит сложный комплекс изменений под воздействием ферментов — автолиз. Замороживание мяса приводит к измене­нию его физико-химических и морфологических свойств, а также гибели микроорганизмов. Особенности изменения мясных систем при замораживании определяются фазовым переходом воды в лед и повышением концентрации веществ, растворенных в жидкой фазе. В отличие от чистой воды температура начала замерзания (т. е. криоскопическая точка) такого раствора должна быть ниже О °С, что соответствует его ионной и молекулярной концентрации. Мясной сок начинает замерзать при температуре —0, 6: —1, 2 °С. При температуре замерзания в водном растворе начинается кристаллизация воды, и по мере вымораживания воды остаточная концентрация' раствора возра­стает и температура замерзания еще больше понижается. Понижение температуры замерзания растворов происходит в соответствии с законом Рауля, согласно которому снижение температура замерзания жидких растворов по отношению к чистой воде пропорционально концентрации растворенного в ней вещества. Если одна грамм-молекула вещества растворена в 1 л воды, то температура замерзания раствора понижается на 1, 85 С. Таким образом, понижение температуры замерза­ния (в °С)

∆ t=Egn

где Eg __ коэффициент понижения температуры замерзания (независимо от раство­ренного вещества равен 1, 85 С); п — числр молей растворенного вещества.

Ввиду того что замерзание сопровождается уменьшением количества воды в растворе, концентрация остаточного раствора постоянно растет, пока не достигнет концентрации самой низкой температурной точки — так называемой эвтектической точки замерзания. Эвтектическая точка мышечной ткани лежит в интервале — 59: — 64 °С. У продуктов, обладающих тканевой структурой, содержание растворенных веществ во влаге межклеточного пространства обычно ниже, чем в клеточной влаге. В связи с этим при замораживании кристаллики льда начинают образовываться в межклеточном пространстве и концентрация раствора в межклеточном про­странстве возрастает. Если замораживание происходит медленно, то благодаря разнице концентраций внутри и вне клеток вода из клеток частично диффундирует в межклеточное простран­ство. Поскольку размеры образовавшихся в межклеточном пространстве кристалликов льда увеличиваются за счет умень­шения массовой доли влаги, клетки высыхают. Этому способ­ствует также то, что во время замерзания объем воды увеличивается примерно на 10 % и образовавшиеся в межклеточном пространстве кристаллики оказывают на клетки механическое давление.

Во время быстрого замораживания кристаллизация также начинается в межклеточном пространстве, но отвод теплоты совершается быстрее, чем диффузия влаги из клеток. И прежде чем начинается диффузия молекул воды через стенки клеток, происходит замерзание внутри клеток. Именно поэтому из медленнозамороженных животных тканей после их оттаивания уходит много клеточной влаги. При быстром замораживании потери капиллярной влаги минимальны.

Раньше считали, что преобладающая часть потерь сока связана с механическим разрушением клеток под давлением больших кристалликов льда, которые образуются при медленном замораживании мяса. На самом деле большая часть потерь сока происходит не из-за механического разрушения клеток, а из-за диффузии клеточной влаги в межклеточное простран­ство при медленном замораживании клеток.

При быстром замораживании наиболее существенно, чтобы температура продукта как можно быстрее проходила через область так называемого максимального кристаллообразования (—1: —5 °С), когда вымерзает основная часть имеющейся воды.

Средняя скорость при быстром замораживании составляет 5—20 см/ч, при умеренно быстром замораживании —1—5, при медленном замораживании —0, 1—0, 2 см/ч.

Изменение структуры тканей при замораживании. Под мясом в промышленном значении понимают мышечную, соединительную, жировую и костную ткани с прилегающими к ним кровеносными сосудами, лимфатическими узлами, нервной тканью и другими образованиями.

Мышечная ткань обладает наибольшей пищевой ценностью. Влияние скорости замораживания на мышешчную ткань про­является не только в изменении гистологии ткани. От нее зависит также протекание процесса при оттаивании заморо­женного мяса.

При этом наиболее важной задачей является уменьшение вытекания сока, который содержит белки, пептиды, аминокис­лоты, молочную кислоту, витамины и минеральные вещества. Количество вытекающего сока зависит в первую очередь от того, медленно или быстро проводится замораживание. При медленном замораживании количество вытекшего сока больше, так как вследствие дегидратации клеток возрастает ионная концентрация, и белки повреждаются. Способность к набуханию и удерживанию воды в денатурированных белках понижена, поэтому после оттаивания мышечные волокна не могут адсорбировать освободившуюся жидкость.

Количество вытекающего сока зависит не только от скорости замораживания. Так, различные мышцы теряют разное коли­чество сока, а в пределах мышц одной группы потери сока тем меньше, чем больше рН. Кроме того, длительное холодильное хранение мяса перед замораживанием препятствует вытеканию из него сока. При этом в процессе созревания мяса высвобождаются новые ионы кальция и натрия, которые адсорбируются миофибриллярными белками. Количество выте­кающего сока сильно зависит от того, наступило ли окоченение мышц перед замораживанием.

От скорости замораживания зависит также водоудерживаю-щая способность мяса после оттаивания: при медленном замораживании эта способность намного меньше.

При холодильном хранении могут произойти изменения структуры ткани. При испарении концентрация раствора в поверхностном слое. может увеличиться до такой степени, что произойдут необратимые процессы денатурации белков, усадки клеток, образования корочки на поверхности. Вследствие выделения воды наблюдаются агрегация и дезагрегация белко­вых частиц, что приводит к снижению водосвязывающей способности белковых веществ и изменению консистенции и вязкости.

Изменения, вызываемые перераспределением воды при за­мораживании, носят преимущественно физический характер, и их интенсивность зависит в решающей степени от скорости охлаждения. Если скорость низкая, то в продуктах раститель­ного и животного происхождения сначала кристаллизуется внутриклеточный тканевый сок, концентрация которого отно­сительно невысока. Кристаллы льда группируются вокруг клеток, где находится клеточный сок высокой концентрации, имеющий низкую точку замерзания.

Повышенное давление пара в переохлажденной но еще незастывшей жидкости внутри клетки вызывает диффузию водяного пара через стенки клеток. При небольшой скорости замораживания количество диффундирующей воды оказывается достаточным для образования льда внутри клетки. Этот процесс заканчивается тоща, когда после достижения криогидратной точки клеточный сок полностью затвердевает и через некоторое время после прекращения замораживания парциальное давление водяного пара внутри клетки и в межклеточном пространстве уравнивается. Усадка, клетки является следствием процесса замораживания. Она вызвана «увеличением концентрации кле­точного сока, что, в свою очередь, способствует химическим изменениям. Кроме того, в межклеточных пространствах образуются крупные кристаллы льда, которые деформируют и разрушают ткань. Чем выше скорость замораживания, тем меньше повреждения клеток и ткани.

Несмотря на некоторое повреждение структуры, заморажи­вание — относительно щадящий способ сохранения качества мяса.

Значения номинальной скорости замораживания приведены ниже (в см/ч).

Очень медленное замораживание 0, 2

Медленное замораживание 0, 2—1, 0

Быстрое замораживание 1, 0—5, 0
Очень быстрое замораживание 5, 0

Однако высокая скорость замораживания — не единственный фактор, обеспечивающий высокое качество продукта. Необхо­димо учитывать исходное качество продукта и условия его хранения в замороженном состоянии.

Рекристаллизация. Преимущества быстрого замораживания могут быть сведены до минимума в результате процессов рекристаллизации, т. е. роста числа больших кристаллов льда в результате диффузии водяного пара, происходящей из-за разницы давления пара над поверхностью кристаллов. Если в процессе хранения продуктов в замороженном состоянии температура постоянно колеблется, то различия в величине кристаллов у медленно- и быстрозамороженных продуктов полностью исчезают. Возникновение крупных кристаллов льда в результате рекристаллизации отрицательно воздействует на качество замороженного мяса, так как происходят деформация и разрыв клетки и увеличиваются потери мясного сока при размораживании.

33. Физические и химические изменения, происходящие в мясе при за­мораживании и хранении.

Физические и физико-химические изменения при замораживании:

При замораживании мяса объем воды в тканях увеличивается приблизительно на 10 %, вследствие чего происходят растяжения волокон. Наружные слои мышечной ткани ис­пытывают увеличенное внутреннее давление и растягиваются, внутренние же слои сжимаются под давлением наружных слоев. Жир замороженного мяса имеет зернистый вид и легко крошится.

Мышцы поверхностного слоя замороженного мяса более яркого цвета, чем мышцы свежего охлажденного мяса (высушивание, вызывающего сгущение кровяного пигмента, а также превращение гемоглобина в метгемоглобин). Скорость образования метгемоглобина уменьшается с понижением температуры воздуха при замораживании и хранении в воздухе и значительно увеличивается при замораживании в рассоле. При медленном замораживании мясо имеет темно-красный оттенок. При быстром замораживании получаются мелкие равномерно распределенные кристаллы льда. Быстрое замораживание сопровождается подсушиванием поверхности тонкого слоя (Побеление поверхности мяса при быстром замораживании носят название «ожога»). Замораживание в рассоле NaCl сопровождается постепенным обесцвечиванием и появлением коричневого оттенка.

Размеры и скорость уморозки больше в начале процесса при наличии большой разности температур поверхности продукта охлаждающей среды, к концу процесса они уменьшаются при общей разности абсолютной величины.

При очень медленном замораживании в воздухе с температурой – 10 °С образуются большие кристаллы, расположенные главным образом в межклеточном пространстве, т.к. при медленном замораживании вода сначала выделяется из мышечных волокон, а затем замерзает. При отводе тепла вначале начинает замерзать влага из раствора – мясного сока (межклеточные и межволоконные пространства) кристаллы льда образуются прежде всего между волокнами. Расширение воды при льдообразовании приводит к механическому сдавливанию волокон и клеток. Выживаемая из них вода соприкасается с кристаллом и задерживается на нем, тем самым вызывая его дальнейший рост и дальнейшее сжатие волокон. Этот процесс сопровождается миграцией влаги из волокон и клеток к кристаллу. Концентрация рассола внутри волокон и клеток увеличивается. Пары при насыщении имеют более высокую упругость над жидкостью, чем над кристаллом. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура не станет достаточно низкой, чтобы началось кри­сталлообразование внутри волокон и клеток. При интенсивном тепло отводе (быстрое замораживание) температура внутри волокон и клеток станонится достаточно низкой для начала кристаллообразования; обезвоживается замедляется, а затем прекращается, кристаллу между волокон и клетками не растут. При очень большой скорости теплоотвода кристаллы льда практически образуются там, где находилась вода до замораживания ткани. Величина кристаллов при замораживании и расположении их зависит также от структуры мускулов и вида белков, содержащихся в мускулах.

При медленном замораживании: большое количество воды диффундирует из мышечных волокон через сарколемму в межклеточное пространство и в результате роста кристаллов расщепляются волокна межклеточной ткани Чем ниже температура замораживания, тем многочисленнее внутри волоконные кристаллы и тем чаще случаев расщепления волокон, которое становится заметным при температуре замораживания – 23 °С. Чем больше промежуток времени между убоем скота и замораживанием мяса, тем больше величина образующихся кристаллов льда, что обусловлено физико химическими изменениями, происходящими в мышцах во времени посмертного окоче­нения. Чем ниже температура замораживания, тем нежнее мясо после отстаивания.

Физические изменения при последующем хранении:

При хранении мороженого мяса изменяются консистенция, цвет, масса. При
продолжительном хранении, в результате высыхания продукта, воздух в мышечной ткани замещает испаряющуюся влагу, вследствие чего там, где мышечный слой тонок или волокна разорваны перпендикулярн и свободно отделяются одно от другого мышечная ткань легко вдавливается. Жир мяса приобретает зернистый вид и легко крошится, результате высушивания поверхностный слой мороженого мяса при хранении становится темнее, чем поверхность свежего мяса. Мясо, вновь замороженное, после оттаивания приобретает темный цвет, жировая ткань – красноватый оттенок. Продолжительность хранения мороженого мяса без заметного изменения цвета – 4-6 мес.

Потеря массы вследствие испарения влаги (уморозка, усушка) при хранении мяса зависит качества мяса условий и продолжительности хранения. Чем жирнее мясо, тем меньше потери массы. Снижение температуры хранения и повышения относительной влажности воздуха уменьшает потери массы. Потеря массы тем меньше, чем меньше отношение поверхности продукта к его массе (чем крупнее куски). При длительном хранении наружной волокнистый слой мяса становится толще и более волокнистой структуры. Это ухудшает вкус и снижает усвояемость мяса.

Усушка (уморозка) мяса тем меньше, чем больше степень загрузки камеры плотностью укладки, размеры шкабелей. Чем меньше теплоприток и лучше теплоизоляция камер, тем больше тепла воспринимается охлаждающими приборами путей излучения. Домораживание мяса в камере хранения значительно увеличивает усушку. Усушка мороженого мяса снижается при понижении температуры в камере. Средняя величина усушки мороженых туш и полу туш при температуре – 10°С. Хранение в первые месяцы составляет 0, 3-0, 5 заметно уменьшается. Масса фасованного мяса в течение одного месяца хранения при -10 °С (лакированный целлофан, алюминевая фольга) не уменьшается. Потери массы мяса, хранившегося вблизи батарей, наружных стен, т.е. там, где циркуляция воздуха более интенсивна, более высокие. Для снижения потерь массы экранируют пристенные батареи брезентом или марлей, поддерживая до 97 %.

При хранении мороженого мяса поперечная полосатость мышц исчезает или местами ослабляется. В мясном соке, вытекающем из дефростированного мяса, обнаруживаются час- тички мышечных волокон. При температуре воздуха в камере более высокой, чем температура мяса, мелкие кристаллы льда тают, а крупные увеличиваются в размере за счет налаживания в них воды оттаявших кристаллов. Что может привести к нарушению целостности мышечных волокон.

Химические изменения при хранении:

При хранении говядины и баранины при температуре -5-6 °С (3-е -12- 15 °С) в течение 5-6 месяцев. Химический состав продукта изменяется незначительно; свинина без шкуры-жир (шпик) пожелтел и приобрел салистый вкус (ВНИХИ), при — 18 °С – никаких изменений шпика не произошло. Свежий шпик, хранится при – 10 °С и – 18 °С в течение 12 мес, оставался доброкачественным.