Структурные компоненты продуктов, изменение их свойств
Продукты, как отмечено ранее, принято подразделять на продукты животного и растительного происхождения. Продукты животного происхождения содержат наибольшее количество белков и жиров, продукты растительного происхождения — углеводов.
Наиболее сложной и биологически важной частью пищевых продуктов являются белковые вещества — высокомолекулярные органические вещества, молекулы которых состоят из аминокислот. Пищевая ценность белка определяется составом аминокислот.
Белки подразделяют на простые (протеины) — альбумины, глобулины, гистоны, протамины, склеропротеины и на сложные (протеиды) — нуклеопротеиды, хромопротеиды, глюкопротеиды, фосфопротеиды, липопротеиды. Альбумины легко растворяются в воде, глобулины в воде практически не растворимы, но легко растворяются в солевых растворах слабой концентрации. Это следует учитывать при холодильной обработке продуктов, прежде всего при их замораживании.
Липопротеиды являются важнейшей частью биологически активной структуры, регулирующей процесс переноса вещества и влаги через белковые мембраны, в силу чего они вызывают интерес, связанный с решением задач холодильной обработки и хранения продуктов.
В тканевых системах белки могут находиться в жидком, полужидком и твердом состояниях.
Влага с белком может быть связана посредством адсорбции, под действием осмотических сил и механически. Эта часть влаги в основном захвачена белковыми структурами. Доля этой влаги. превалирует над остальными формами связанной влаги.
Потребительские свойства продуктов животного происхождения зависят от направленности и глубины процессов, влияющих на изменчивость свойств мышечной ткани, составляющей наибольшую пищевую ценность мяса.
Мышечная ткань состоит из двух основных белков, — актина и миозина. Актин находится в глобулярной (лат. globulus — шар) форме. В этом состоянии он не связан с миозином. Его переход в фибриллярную (лат. fibrilla — волокно) форму зависит от концентрации в мышечных волокнах АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).
Постепенное снижение рН в процессе автолиза мяса приводит к переходу глобулярного актина в фибриллярный. В результате взаимодействия с АТФ, актомиозина происходит его сокращение. При этом АТФ распадается на аденозиндифосфорную (АДФ) и ортофосфор — ную кислоту с выделением значительного количества энергии, расходуемой на сокращение мышечного волокна.
В таком состоянии мышечная ткань обладает минимальной водо — удерживающей способностью, уменьшается ее эластичность, нарастает сокращение ткани. Это первая фаза созревания мяса. Оно приобретает жесткость. Данное состояние принято называть процессом окоченения. Оно наблюдается сразу после прекращения жизни животного.
В основной стадии созревания происходит процесс постепенного размягчения мышечной ткани. Кислотность (рН) среды сдвигается в щелочную сторону (рН > 7), наблюдается распад волокон, мясо приобретает вкусовые и ароматические качества, свойственные мясу, пригодному к употреблению.
Длительность автолиза, т. е. длительность биохимических процессов, зависит от вида животного. Для крупного рогатого скота процесс может протекать 24-30 ч. Для рыбы в зависимости от вида и ее размеров процесс более скоротечен и может завершиться в течение 10-30 мин.
Процесс улучшения пищевого достоинства мяса, обусловленный совокупным воздействием ферментов, носит название «созревание».
Зависимость продолжительности созревания от температуры может быть выражена формулой
Lgt =0,0515(23,5-0, (1.1)
Где
Т — длительность созревания, выраженная в сутках;
T — температура, °С.
Белки являются лабильными компонентами тканевой системы. Белковая молекула легко распадается под действием внешних факторов — температуры, кислоты, щелочи и т. д. При этом происходит изменение свойств белка с потерей им биологической активности (ферментативной, гормональной). Кроме того, под влиянием внешних факторов происходит денатурация белка. Нарушается его внутренняя структура. Белок теряет гидрофильные и приобретает гидрофобные свойства, что в конечном итоге влияет на способность белка повторно присоединять к себе тканевую влагу, которая, например, отщепляется от него при замораживании продукта. Восстановление исходных свойств белка определяется его свойствами и мерой совершенства выполнения технологического процесса, например скоростью выполнения процесса замораживания и размораживания продукта. Все это, вместе взятое, определяет меру обратимости процесса (биологическую и технологическую).
Биологическая обратимость предполагает полное восстановление исходных свойств белка и продукта в целом. Она представляет практический интерес прежде всего при замораживании продуктов растительного происхождения, поскольку после размораживания продукта предполагается достижение полного восстановления его исходных свойств. Эта область является сферой интересов биологов, и прежде всего тех, кто решает проблемы криобиологии, связанные с достижением сохранности клеток и тканей при их замораживании.
Достижение технологической обратимости, связывают с холодильной обработкой продуктов, которые не нуждаются в восстановлении биологической активности. При технологической обратимости восстанавливают те свойства, которые в потребительском плане определяют ценность продукта. При этом, однако, чем более совершенен технологический процесс, тем больше продукт после технологической обработки сохраняет исходные качества, что является желательным, но не обязательным.
Основным процессом, определяющим изменчивость свойств растительных продуктов, является процесс дыхания. Он характеризуется окислением органических соединений, в основном моносахаридов, кислородом воздуха (аэробное дыхание) или их распадом на более простые компоненты (анаэробное дыхание).
Процесс аэробного дыхания продуктов сопровождается выделением в окружающую среду углекислого газа, водяных паров и в расчете на одну грамм-молекулу глюкозы значительного количества теплоты (2824 кДж).
При анаэробном дыхании, аналогичном спиртовому брожению, с выделением углекислого газа и образованием спирта, выделяется 113 кДж теплоты.
ЙЙЯеШИЯЗВПЯЪЦЩЗНИЗ Зависит от вида, сорта плодов и овощей и степени их зрелости
С повышением температуры увеличивается скорость ферментативных процессов, приводящих к их созреванию, перезреванию и в конечном итоге к их порче.
Интенсивность дыхания выражают в миллиграммах углекислого газа (С02), выделяемого 1кг продукта в 1 ч.
Зависимость интенсивности дыхания от температуры выражается соотношением
|
Где
I0. — интенсивность дыхания при О °С; T — температура;
B — температурный коэффициент интенсивности дыхания, постоянный для данного вида продукта (табл. 1.2).
Аналогичной закономерностью выражают интенсивность тепловыделения (1.3).
|
(1.3)
Где <70 — тепловыделение при О °С (табл. 1.2).
Главной составной частью растительной ткани являются углеводы. Их количество составляет в среднем 80% от общего количества органических веществ. В’животных тканях их количество незначительно (не более 2%).
Углеводы подразделяют на моносахариды и полисахариды. В продуктах наиболее распространены гексозы. В технологическом плане прежде всего выделяют глюкозу и фруктозу как компоненты тканевого сока, существенно влияющие на величину криоскопической температуры (температуры начала замерзания тканевого сока продукта).
Полисахариды — сложные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов. Они находятся в продуктах животного и растительного происхождения. Из полисахаридов в технологическом плане представляют интерес крахмал, целлюлоза (клетчатка) и пектиновые вещества.
Крахмал откладывается в клетках корней, клубнях в виде зерен. Крахмал выделяется после разрушения клеточной структуры. Зерна крахмала не растворимы в холодной воде. Крахмал состоит из двух компонентов: амилозы (20% всего крахмала) и амилопектина. Поверхность зерен крахмала покрыта амилопектином, который разрушается при тепловой обработке с образованием коллоидных растворов. Коллоидные растворы при замораживании разрушаются. Влага отщепляется,
Таблица 1.2 Интенсивность дыхания некоторых видов продуктов
|
Образуется структурный каркас, который не восстанавливает своих исходных свойств. Это свойство коллоидных растворов позволяет организовать производство, например, шоколадных конфет с наполнителем.
Целлюлоза составляет структурный каркас клеток. Она не обладает избирательной проницаемостью по отношению к растворенным компонентам вне и внутри клетки.
Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах в виде протопектина (не растворимого в воде) и пектина (растворимого в воде). Пектин обеспечивает связывание влаги, что следует учитывать при замораживании при сохранении исходного состояния продукта.
Липиды — вещества с общими физико-химическими свойствами. К липидам относят жиры, высокомолекулярные жирные кислоты, воски, фосфолипиды, стерины и другие соединения. Жиры состоят из молекул трехатомного спирта — жирных кислот (насыщенных и не насыщенных) и глицерина, соединенных эфирными связями. При комнатной температуре они остаются твердыми. Ненасыщенные жирные кислоты спрсобны к прогорканию в условиях доступа к ним кислорода воздуха. Образовавшиеся в жире перекиси быстро разлагаются до альдегидов, придавая продукту неприятный вкус и запах.
Теневая влага продукта содержит витамины, органические кислоты, минеральные вещества.
Витамины — биологически активные вещества, участвующие в регулировании основных процессов продукта. 1
Минеральные вещества в продуктах находятся растворенными в тканевой влаге или йходят в состав органических соединений в виде Солей, кальция, натрия, магния, марганца, хлора и т. д. С учетом их количественного присутствия в тканях минеральные вещества принято подразделять на две группы: макро — и микроэлементы. Макроэлементы — соли кальция, натрия, магния, хлора, фосфора, марганца — содержатся в сотых долях процента. Микроэлементы — железа, меди, щшка, йода, бария и др. — содержатся в тысячных долях процента.
Кроме влияния на кислотность тканевого сока и, следовательно, на состояние тканевых компонентов минеральные вещества определяют биологическую активность ферментов и тканевых белков.
Осмотическая концентрация тканевого сока в соответствии с законом Рауля определяется концентрацией присутствующих в растворе низкомолекулярных соединений: витаминов, органических кислот, минеральных веществ. Поэтому понижение температуры замерзания раствора и соответственно повышение температуры кипения связано с Молярной концентрацией растворенных компонентов.
Для недиссоциированных растворов это соотношение может быть представлено в следующем виде:
Ai = e-C, (1.4)
Где
At — понижение температуры замерзания раствора относительно» температуры замерзания чистой воды, °С;
Е — криоскопическая постоянная, е — 1,859 л • °С /моль;
С — молярная концентрация тканевого раствора, моль/л.
Изменение концентрации тканевого сока при его замораживании влияет на величину осмотического давления раствора. Для разбавленных растворов, не электролитов, осмотическое давление находится из выражения
■к-C R T, (1.5)
Где
R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль • К), или соответственно равная 0,082 л • атм/(моль — К);
Т— абсолютная температура, К.
Из выражения (1.5) следует, что при температуре раствора, равной 0°С, осмотическое давление раствора, концентраций которого равна 1 моль/л, составляет 22,4 атм.
Для диссоциированных на ионы веществ формула (1.5) представляется в виде
— С — R-T, (1.6)
Где I — изотонический коэффициент, равный отношению фактического числа частиц растворенного вещества в растворе к числу частиц, которое было бы при отсутствии диссоциации. При полной диссоциации I — 2.
Posted in Холодильная техника