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

Структурные компоненты продуктов, изменение их свойств

(1.2)

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).

Структурные компоненты продуктов, изменение их свойств

(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

Продукт

Температурный коэффициент интенсивности,

Ь, 1/°С

Теплота дыхания при 0 °С, до, Вт/кг

Удельное газовыделение

Но, м3/(кг-с)

Морковь

0,1319

0,0135

5.19Е-10

Виноград

0,1277

0,0138

5,69Е-10

Персики

0,1139

0,0236

I.23E-9

Яблоки

0,0932

0,0121

6,22Е-10

Бананы

0,0782

0,0213

1.01Е-9

Апельсины

0,0733

0,0106

5,5Е-10

Лимоны

0,0718

0,0112

5,75Е-10

Лук

Репчатый

0,0668

0,011

5/72Е-10

Картофель

0,0617

0,01

5,19Е-10

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