Замораживание и хранение замороженного мяса и мясопродуктов

Замораживание и  хранение замороженного мяса и мясопродуктов 

09.08.11 19:40

 Замораживание  обеспечивает длительное низкотемнературное  хранение мяса и мясопродуктов  благодаря предотвращению развития  микробиологических процессов и  резкого уменьшения скорости  ферментативных и физико-химических  реакций. 

 Преимущество  замораживания в отношении энергозатрат  и экономической эффективности  по сравнению с другими методами  консервирования предопределило  интенсивное развитие во многих  странах производства быстрозамороженных  полуфабрикатов и готовых блюд. 

 При определении  условий и режимных параметров  замораживания исходят из задач  не только предотвращения размножения  микроорганизмов, но и предупреждения  существенных изменений свойств  продуктов вследствие физических, физико-химических и биохимических  процессов. 

 Выполненные исследования  послужили основанием для создания  гипотез повреждающего действия  замораживания, согласно которым  изменение свойств биологических  объектов обусловлено процессами  кристаллизации воды, которые могут  сопровождаться конформацией макромолекулы  белков и изменением состояния  липопротеидов в результате повышения  концентрации растворенных в  жидкой фазе веществ, нарушением  мембранных систем клетки, механическим  повреждением морфологических элементов  тканей и перераспределением  между ними воды. Фазовый переход  воды в лед может повлиять  на характер и интенсивность  химических и биохимических реакций,  способствовать межмолекулярному  взаимодействию компонентов системы. 
 
 

 Влияние замораживания  на микроорганизмы. Замораживание  сопровождается понижением концентрации  и активности микроорганизмов  без их полного уничтожения  и инактивации ферментов. Биологические  основы гибели микробной клетки  не достаточно ясны. Помимо того  что понижение температуры связно  с нарушением согласованности  метаболических реакций из-за  различий в уровне изменений  их скоростей, замораживание приводит  к повышению концентрации растворенных  веществ [вследствие миграции  влаги из микробной клетки  во внешнюю среду на первой  стадии замораживания и внутриклеточной  кристаллизации воды на последующих стадиях. Указанные процессы являются причинами повреждения мембранных структур клетки в результате изменения состояния белково-липидных комплексов и механического разрушения оболочки кристаллами льда. 

 Устойчивость  микробной клетки к замораживанию  зависит ит вида и рода микроорганизмов,  стадии их развития, скорости  и температуры замораживания,  состава среды. 

 Длительное хранение  замороженных продуктов при температуре  выше —10 °С не исключает возможность  их микробиальноп порчи. Замораживание  и хранение мяса при температуре  ниже Ю°С приводит к отмиранию  чаегп пспхрофильных и мезо- фильных  микроорганизмов. Это обстоятельство  определяет верхнюю границу допустимых  температур. 

 Различия в  степени выживаемости разных  видов микроорганизмов на белковых  средах в зависимости от условий  замораживания были подтверждены  исследованиями ВНИКТИхолодпрома. В пределах температур замораживания  до —30 °С гибель микроорганизмов  увеличивается с повышением температур. В то же время при замораживании  психрофильных микроорганизмов  их выживаемость при —196 °С  примерно в 2 раза ниже, чем  при —18°С. 

Хранение мяса при  отрицательных температурах сопровождается дальнейшим понижением концентрации микроорганизмов. 

 Данные по хранению  отрубов говядины и свинины  в полимерных пленках свидетельствуют  о том, что значительной разницы  в выживании бактерий в зависимости  от температурных режимов не  наблюдается. 

 Сохранение на  мясе при замораживании и последующем  хранении патогенных и токсигенных  микроорганизмов, а также наличие  активных ферментных систем погибшей  микрофлоры предопределяют необходимость  строгого соблюдения требований  к санитарно-гигиеническим режимам  обработки мяса. 

 Изменение свойств  мяса и мясопродуктов. Особенности  изменения состояния мясных систем  при замораживании определяются  фазовым переходом воды в лед  и повышением концентрации растворенных  в жидкой фазе веществ.  Процесс  кристаллообразования приводит  к изменению физических характеристи  материала и может сопровождаться  изменениями его физико, химических, биохимических и морфологических  свойств. 

 К р и с  т а л л о о б р а  з о в а н и е. Количество  и доля вымерзающей влаги в  продукте зависят от ее общего  содержания, формы и прочности  связи со структурными элементами, концентрации, гидратации и степени  диссоциации растворенных в воде  веществ, температуры замораживания.  Количество вымороженной влаги  в говядине при температурах  замораживания —5, —10, —20; —30 и >40°С  соответственно1 составляет 63, '78; 83. 88 и  89% к начальному влагосодержанию.  Для определения количества вымороженной  воды Д. Г. Рютовым йредложена  формула, учитывающая содержаний  связанной вла'гй в продукте: 

где сотая доля вымороженной воды, кг на 1 кг сухого вещества; b содержание связанной влаги, кг на 1 кг сухого вещества (для мяса 6 = 0,2—0,4 кг на 1 кг сухого вещества); w — общее содержание воды в продукте (кг на 1 кг продукта); 1кг — криоскопическая  температура материала. °С: t — конечная температура замораживания, °С. 

Жидкая фаза сохраняется  при —68 °С и исчезает при понижении  температуры мышечной ткани до —70 °С 

 Размер, форма  и распределение кристаллов льда  в мясе зависят от условий  замораживания, его исходных свойств.  Состояние мембран и клеточных  оболочек, ионная и молярная концентрация  растворенных веществ отдельных  морфологических образований мышечного  волокна, степень гидратации белков  предопределяют особенности локализации  льда в системе, размер и  форму кристаллов льда. 

 Более низкая  концентрация растворенных веществ  в межклеточном пространстве  обусловливает разницу в значениях  криоскопических температур структурных  элементов. По этим причинам  формирование кристаллов льда  в первую очередь наблюдается  в межклеточном пространстве  и сопровождается миграцией влаги  из клеток. При медленном замораживании  образуются крупные кристаллы  вне клеток и изменяется первоначальное  соотношение объемов межклеточного  и внутриклеточного пространства  в результате диффузии влаги  и фазового перехода воды. Быстрое  замораживание предотвращает значительное  диффузионное перераспределение  влаги и растворенных веществ,  что способствует образованию  мелких, равномерно распреде­ленных  кристаллов. Различия в условиях  теплоотвода и влаго распределения  по объему продукта определят  специфику льдо­образования во  внешних и внутренних зонах  мяса. 

 Интенсивность  охлаждения определяет также  распределение растворенных веществ  по объему продукта Увеличение  концентрации неорганических веществ  в зоне кристаллообразования  может повлечь их миграцию  во внутренние слои материала.  Повышение содержания минеральных  веществ во внутренних слоях  мяса способствует изменению  растворимости мышечных белков. Скорость криодиффузии понижается  с увеличением интенсивности  теплоотвода. 

 Принимая во  внимание, что максимальное кристаллообразование  происходит в диапазоне температур  от —2 до —8°С, диффузионное  перераспределение воды и образование  крупных кристаллов можно предотвратить  при быстром понижении температур  в этом интервале. Степень дисперсности  льда и характер распределения  кристаллов в такой сложной  гетерогенной системе, какой является  мясо, зависят не только от  скорости охлаждения, но и определяются  степенью гидратации макромолекул  белка, состоянием мембранных  структур. Фиксируемое изменение  количества связанной влаги при  автолизе мяса с помощью метода  определения уровня расхода энергии  на ее удаление дает основание  считать, что определяющие значения  имеют превращения миофибриллярных  белков, которые в отличие от  глобулярных окружены многослойными  гидратными оболочками. Изменение  в ходе автолиза молекулярной  организации миофибрилл влияет  на объем некристаллизующейся  жидкой фазы и концентрацию  растворенных в ней веществ. 

 Характер кристаллообразования  зависит также от глубины автолиза  поступающего на замораживание  мяса. Замораживание мяса на ранних  стадиях автолиза приводит к  образованию мелких кристаллов  льда внутри мышечного волокна.  По всей вероятности, высокая  гидратация белков парного мяса  и низкая проницаемость сарколеммы  препятствуют перемещению влаги  из мышечного волокна. Вследствие  этого кристаллы льда сосредоточены  внутри мышечного волокна. Изменение  состояния белков миофибрилл  к моменту посмертного окоченения  мяса, резкое уменьшение Их гидратации  при сохранении на этой стадии  автолиза достаточно высоких  барьерных свойств мембран приводят  к кристаллизации влаги вне  и внутри мышечного волокна.  На последующих стадиях автолиза  вследствие повышения проницаемости  сарколеммы кристаллы льда образуются  главным образом между мышечными  волокнами. При этом фиксируются  разрывы сарколеммы. 

 Исследованием  мяса с высоким конечным рН  не выявлена значительных отличий  в микроструктуре мышечной ткани  разных сроков автолиза. 

 Таким образом,  формирование кристаллов льда  в такой сложной системе, как  мясо, зависит от скорости замораживания  и физико-химических и структурных  свойств мышечной ткани, определяемых  глубиной и характером автолиза. 

 Структурные,  физико-химические и биохимические  изменения.  

Существует широко распространенное представление о  наличии прямой зависимости между  размерами кристаллов льда и степенью повреждений тканевых структур. Согласно ему наибольшие структурные повреждения; имеют место при медленном  замораживании вследствие образования  крупных кристаллов льда. 

В то же время в  ряде исследований отмечается значительное механическое разрушение материала  при сверхбыстром замораживании. Появление  трещин и разрывов при замораживании  животных и растительных продуктов  в жидком азоте объясняется возникновением в системе значительных напряжений, приводящих к разрушению периферийных слоев продукта, утративших вследствие низкой температуры пластические свойства. 

На основе исследования состояния микроструктуры и оценки количества выделяющихся ДНК высказывается  положение, что при замораживании  вне зависимости от условий охлаждения происходит нарушение клеточных  оболочек. 

 Не исключая  возможности механического разрушения  морфологических образований при  замораживании мяса, имеются все  основания рассматривать изменения  клеточных структур как результат  физико-химических превращений,  протекающих в системе на молекулярном  уровне. Подтверждением справедливости  такого предположения служат  результаты электронномикроскопических  исследований, свидетельствующих о  разрушении мембран вследствие  изменения состояния белковолипидных  комплексов при замораживании  мышечной ткани. 

 О наличии зависимости  степени повреждения морфологических  образований от физико-химических  и биохимических процессов свидетельствуют  экспериментальные данные, характеризующие  различия в степени разрушения  микроструктуры мышечной ткани  мяса разных стадий автолиза. 

Таким образом, при  одинаковых условиях замораживания  морфологические изменения тканей мяса ранних стадий автолиза и мяса с высоким конечным рН менее выражены. 

 Особенности развития  физико-химических и биохимических  процессов при замораживании  пищевых продуктов обусловлены  не только понижением температур, но и связаны с увеличением  концентрации компонентов в жидкой  фазе, высвобождением ферментов  вследствие нарушения структурных  клеточных образований. 

 Понижение температуры  с —2 до — 8°С, сопровождающееся  выделением максимального количества  льда, приводит к су­щественному  увеличению содержания растворимых  в воде веществ. В этих условиях  не исключена возможность повышения  скорости некоторых реакций, в  частности реакций окисления  липидов. 

 В соответствии  с существующей зависимостью  между количеством вымороженной  влаги и температурой ее дальнейшее  понижение не приводит к столь  значительному возрастанию концентрации веществ в жидкой фазе и оказывает существенное влияние на понижение скорости реакций, ответственных за изменение качественных показателен продукта. В этой связи скорость понижения температур замораживаемых объектов в диапазоне — 2ч—8 °С должна быть максимальной. Практиче­ские последствия изменения состояния белков при замораживании и последующем хранении мяса делают этот вопрос наиболее важным в технологии консервирования его холодом. 

 Денатурация и  агрегация белков при замораживании  связаны с повреждающим действием  повышенных концентраций солей  в тканевых растворах и бусловлены  водородных связей, опредёляющих  нативную структуру*'макромолекул.  Уменьшение объема жидкой фазы  в результате льдообразования  прй'йодит к сближению белковых  молекулам дующим образованием  межмолекулярных связен. Не исключена  также возможность механического  крекИнгй белков в результате  развития при замораживании напряжений, достаточных для разрыва пептидных  связей.