ОСНОВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 20Следующая ⇒

Искусственное охлаждение сырья животного происхождения является распространенным приемом торможения автолитических реакций, ведущих к глубокому распаду компонентов, а также средством предупреждения развития микрофлоры. Для длительного хранения животное сырье замораживают. Изменения в тканях при замораживании, хранении в замороженном виде и последующем размораживании вызываются сложным комплексом превращений. При этом характер изменений обусловливается автолитическими превращениями до холодильной обработки и в процессе ее, физическими и физико-химическими явлениями вымораживания воды, кристаллообразования и структурными изменениями в тканях.

Характер кристаллообразования при замораживании мяса зависит от скорости замораживания. При медленном замораживании кристаллы льда образуются между

пучками волокон и в межклеточных пространствах. Значительные образования льда при таком замораживании способствуют отжатию волокон и соединительнотканных образований в пучки.

Медленное замораживание сопровождается перемещением влаги из клеток в межклеточные пространства, так как первоначально вода замерзает во внеклеточных жидкостях, а осмотически активный материал концентрируется вне клетки. Для восстановления равновесия вода диффундирует из клетки до тех пор, пока дальнейший выход ее из протоплазматического геля окажется невозможным. Образующиеся крупные кристаллы льда давят на клетки, вызывая растяжение и частичное разрушение их структур. Однако считают, что сарколемма при этом останется интактной.

Сравнительно быстрое замораживание, например, при

—35 4--- 40°С, приводит к образованию кристаллов льда

не только в межклеточных пространствах, но и в клетках, что сопровождается неполным выделением влаги из клеток. Внутри волокна кристаллы находятся часто не в центре, а как бы оттеснены к периферии, но в пределах сарколеммы.

В результате быстрого замораживания кристаллы равномерно распределяются в клетках и межклеточных пространствах. Скорость образования их выше скорости перемещения влаги, поэтому большая часть жидкости ■ оказывается замороженной там, где она находилась до замораживания. При таком замораживании образуются мелкие кристаллы льда.

Если замораживаются крупные куски мяса, то в разных слоях кристаллы льда образуются по-разному, так как темп теплоотвода и скорость замораживания неодинаковы.

В быстрозамороженном мясе, хранящемся при температуре более высокой, чем температура замораживания, может происходить рост кристаллов льда благодаря вторичной кристаллизации. В этом случае повреждения вследствие изменения размеров кристаллов и их положения могут иметь меньшее значение, чем денатурация белковых структур, вызванная дегидратацией.

При длительном хранении тканей в замороженном виде на их состояние влияют различные изменения, сопутствующие кристаллизации льда. Наиболее важным из

них является увеличение концентрации электролитов в клеточном и межклеточном соке, которая зависит как от степени автолитических превращений до замораживания, так и от условий замораживания. При температуре —0, 6-; —1, 2°С из тканевых жидкостей начинает вымораживаться вода и образуются гипертонические растворы, концентрация которых все время увеличивается по мере понижения температуры. Воздействие гипертонических растворов обусловливает денатурацию и распад белковых структур, прежде всего липопротеидов, а затем других белковых комплексов.

Степень указанных изменений зависит от продолжения воздействия гипертонической среды в процессе замораживания и длительного хранения в замороженном виде. Поэтому преимущество быстрого замораживания мяса или изолированных органов и тканей состоит прежде всего в том, что после выделения льда остается меньше времени для воздействия гипертонических растворов на биоструктуры, так как эвтектическая точка этих растворов будет достигнута быстрее.

Вредного влияния гипертонических растворов можно
избежать, если ткани замораживать быстро и хранить
при температуре —35 -=- 40°С, когда соли уже не нахо
дятся в растворенном состоянии.

АВТОЛИТИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ

Долгое время считали, что в животных тканях при замораживании и хранении в замороженном виде никаких химических изменений автолитического характера не происходит. В настоящее время установлено, что при практически принятых температурах замораживания компоненты мяса подвержены некоторым ферментативным превращениям. В зависимости от автолитических изменений, происшедших до замораживания, эти превращения имеют ряд особенностей.

В процессе замораживания два важнейших фактора влияют на течение ферментативных превращений. Помимо снижения температуры, решающее влияние оказывает повышение концентрации солей, что приводит к ингиби-рованию большинства биохимических реакций. Наряду с этим в результате выхода из ограничивающих структур ферментов и относительного увеличения концентрации

активаторов наблюдается повышение некоторых биохимических превращений.

В процессе длительного хранения мороженого мяса на первый план выходят реакции неферментативной природы: денатурационные превращения, агрегационные взаимодействия и, по-видимому, реакции мелаидинооб-разования.

Размораживание мяса сопровождается интенсивными ферментативными превращениями. Это прежде всего обусловлено нарушением цитоплазматических мембран и высвобождением ферментов из структур. Объем биохимических превращений при размораживании определяется их глубиной до замораживания, в процессе замораживания, хранения в мороженом виде и особенно степенью сохранения активности ферментов. Поэтому один и тот же метод размораживания приводит к качественно различным результатам.

Превращения гликогена. Автолитические превращения мышечного гликогена в процессе замораживания мяса отличаются от превращений, происходящих при положительных температурах: нарушается обычное соотношение параллельно протекающих процессов фосфоролиза (с дальнейшим гликолизом) и амилолиза (гидролиза) мышечного гликогена.

При замораживании мяса гликолитический распад мышечного гликогена идет с тем меньшей скоростью, чем ниже температура. Замораживание мяса на ранних сроках автолиза и при более низкой температуре дает возможность свести к минимуму накопление продуктов гликолиза. Гликолитические превращения, хотя и в резко замедленном темпе, происходят и в замороженном мясе, заметнее при более высокой температуре замораживания и холодильного хранения.

Интенсивность гликолитических превращений в размороженных мышцах мяса в 2—3 раза выше, чем в немороженых, и она тем больше, чем выше был уровень гликогена в мышцах и чем ниже была температура замораживания и холодильного хранения.

При замораживании мышц обнаружено нарастание амилолитических (гидролитических) превращений гликогена, что может быть следствием выхода «кислых» гли-козидаз из ограничивающих структур (лизосом) и активации всех гликозидаз ионами хлора.

В размороженных мышцах наряду с гликолитически-ми превращениями гидролиз является одним из важнейших путей ферментативного распада гликогена. Резкое повышение гликолитических превращений в размороженной ткани, очевидно, связано и с включением в эти процессы продуктов гидролиза гликогена (глюкозы).

При холодильном хранении мороженых мышц установлено значительное уменьшение редуцирующих Сахаров, в основном расходуемых в реакциях меланоидино-образования. Для мышц с различной глубиной автолиза выявлена общая закономерность уменьшения содержания редуцирующих Сахаров: чем больше хранятся мышцы в мороженом виде и чем выше температура их холодильной обработки, тем меньше они содержат редуцирующих углеводов.

В отличие от хранения мяса при положительных температурах, когда преобладает распад гликогена, в процессе замораживания обнаружен ресинтез гликогена, который более отчетливо наблюдается у мышц, содержащих значительное количество редуцирующих Сахаров. Поэтому можно считать, что одним из путей ресинтеза гликогена в этих условиях может быть обращение фосфоролиза. Этому способствует увеличение концентрации редуцирующих Сахаров, в том числе и глюкозофосфатов, в свободной воде при замораживании. Полученный экспериментальный материал показывает, что ресинтезиро-ванный в процессах замораживания гликоген при размораживании мышц снова вовлекается в гликолитические и гидролитические превращения.

Превращения аденозитрифосфорной кислоты. Автолитические превращения АТФ в мышцах при холодильной обработке характеризуются рядом особенностей.

Замораживание и хранение мышц в мороженом виде обусловливает резкое торможение распада АТФ. Мороженые мышцы (замороженные в горяче-парном виде) даже после очень длительного хранения сохраняют существенные количества АТФ. Все же при замораживании и хранении в мороженом виде выявляется определенная убыль АТФ.

Содержание АТФ в автолизирующих мышцах характеризует суммарный результат двух процессов — распада и ресинтеза. Основной источник пополнения АТФ — гликолитические превращения — ингибируются при за-

мораживании и хранении в мороженом виде мышц. По-этому уровень содержания этого нуклеозидтрифосфата н§ различных этапах хранения мороженого мяса характеризует в основном величину распада. Поскольку процес-сы, связанные с сокращением мышц, при замораживание и хранении в мороженом виде ингибируются, АТФ, очевидно, расходуется на процессы, не связанные с сокращением.

Размораживание мышц сопровождается распадов АТФ. В то же время происходит ресинтез АТФ, поскольку при размораживании мышц интенсивны гликолити-ческие превращения.

ОСОБЕННОСТИ ОКОЧЕНЕНИЯ МЫШЦ

Агрегационные взаимодействия миофибриллярных белков при замораживании более интенсивны, чем при хранении мышц в условиях низких положительных температур. При замораживании и хранении мышц уменьшается извлекаемость белков актомиозинового комплекса, реактивность тиоловых групп миозина, резко уменьшается реактивность кислых и основных групп во всех белках, а также резко снижается водоудерживающая способность мышц. Однако характер агрегационных взаимодействий контрактильных белков при замораживании мышц несколько отличается от rigor mortis в чистом виде. Основные изменения при замораживании обусловлены вымерзанием воды. Поскольку миозиновая АТФ-аза при замораживании ингибируется, значительного сокращения структур контрактильных белков за счет энергии АТФ при замораживании, по-видимому, не происходит.

Наблюдаемое при размораживании специфичное окоченение является следствием сокращения, а также результатом агрегационных взаимодействий миофибриллярных белков, а выделение при размораживании сока представляет собой следствие структурных изменений этих белков и связывания их гидрофильных групп.

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ БЕЛКОВ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

Разные методы замораживания вызывают различные изменения гидратации и зарядов мышечных белков, характер которых в значительной степени зависит от объема

автолитических превращений до замораживания. Наиболее эффективно быстрое замораживание горяче-парного мяса для сохранения нативных свойств белков.

Белки саркоплазмы. Акт замораживания не приводит к резким изменениям свойств белков саркоплазмы, при этом не происходит существенных изменений их растворимости.

Размораживание мышц тотчас после замораживания сопровождается неодинаковым повышением экстрагируемое™ белков саркоплазмы у разных видов мышц, что зависит от степени автолиза до замораживания. Агрегационные взаимодействия белков саркоплазмы вызываются повышением кислотности. Это характерно для мышц не-автолизированных перед замораживанием, у которых при размораживании происходят интенсивные гликолитиче-ские превращения. В то же время агрегационные превращения ослабляются воздействием гипертонической среды, что более характерно для мышц, автолизированных перед замораживанием.

Важным фактором для извлекаемости белков саркоплазмы в размороженных мышцах является уровень про-теолитической активности, который различен для разных видов мышц. У мышц с высоким уровнем протеолитиче-ской активности извлекаемость белков саркоплазмы при размораживании значительна.

Извлекаемость белков саркоплазмы понижается при длительном хранении мышц в мороженом виде, поскольку для этого процесса характерны резкие агрегационные взаимодействия. Разные мышцы отличаются интенсивностью таких изменений, а уменьшение извлекаемости более выражено после 2—4 месяцев хранения мяса в мороженом виде.

Неодинакова и извлекаемость отдельных фракций белков саркоплазмы. Более заметным изменениям подвергаются белки фракций миоальбумина и глобулина X. Белки фракций миогеновой группы наиболее устойчивы к воздействиям холодильной обработки мышц.

Белки миофибрилл. Медленное замораживание, хранение мяса в мороженом виде и размораживание вызывают изменение молекулярных структур миофибриллярных белков, что наиболее четко проявляется в резком изменении реактивности их химических групп и ферментативной активности.

Наибольшим изменениям в процессе холодильной обработки мяса подвергается миозин. При замораживании мышц экстрагируемость миозина заметно снижается даже при высоком содержании АТФ. Уменьшение извлекаемое™ миозина в значительной степени происходит за счет межмолекулярного взаимодействия, которому способствует вымораживание воды.

При длительном хранении замороженных мышц происходит дальнейшее (после замораживания) снижение извлекаемости миозина, причем более заметное с увеличением времени хранения. Причиной таких изменений являются, кроме вымораживания воды, также и структурные изменения, способствующие агрегационным взаимодействиям. Экстрагируемость миозина в предварительно автолизированных перед замораживанием мышцах при одинаковом сроке хранения заметно ниже, чем у мышц, замороженных в неавтолизированном виде. Поскольку в автолизированных мышцах фактор окоченения не мог заметно влиять на изменение извлекаемости миозина, то это подтверждает представление о том, что вымораживание воды способствует лучшему контакту белковых частиц, создавая условия для агрегационных взаимодействий.

Длительное хранение мышц в мороженом виде сопровождается такими внутримолекулярными и межмолекулярными взаимодействиями миозина, в результате которых даже после обработки мочевиной реактивность (доступность) сульфгидрильных и дисульфидных групп у этого белка резко понижается.

Экстрагируемость миозина в процессе холодильной обработки мяса у различных видов мышц неодинакова, что объясняется различной степенью агрегационных взаимодействий вследствие не только особенностей структурных изменений, но также и специфичности структуры миофибрилл.

Длительное хранение мяса в мороженом виде связано с глубокими изменениями структур и интенсивными агрегационными взаимодействиями и других миофибрил-лярных белков. При этом происходит резкое уменьшение реактивности кислых и основных групп в белках мышц, более интенсивное для мяса, предварительно автолизиро-ванного перед замораживанием.

Характер изменения кислотности среды мяса в пер-

вую очередь связан с изменением систем небелковой природы. Наряду с этим изменение кислотности в мясе в значительной степени обусловлено также особенностями изменений белков. В период наибольших структурных изменений белков проявляется более высокое связывание водородных ионов и убыль их в среде, что особенно четко наблюдается в процессе хранения мороженого мяса. Размораживание мяса после хранения в мороженом виде сопровождается дальнейшими агрегационными взаимодействиями миофибриллярных белков, особенно выраженными при длительных сроках хранения. Указана/7

700

ооо,

500 400

S 8 10 1Z ___________ ешь хранения ^ i

300 200 100

Рис. 33. АТФ-азная активность миозина в размороженных после длительного хранения в мороженом виде мышц:

1, 2 — крупного рогатого скота, соответственно парных и автолизированных

(48 ч при 4° С) перед замораживанием; 3, 4 — мышц кур, соответственно

белых и красных.

ные изменения вызывают снижение экстрагируемости миозина, а также уплотнение миофибрилл.

Созревание размороженного мяса при сохранении активности протеолитических ферментов значительно ослабляет агрегационные взаимодействия. Увеличивается реактивность кислых и основных групп в белках мышц. Созревание размороженного мяса сопровождается деструктивными изменениями миозина, значительным повышением его экстрагируемости и резким снижением ферментативной активности.

Таким образом, процесс замораживания и размораживания мышц не вызывает больших деформаций моле-

кул белков, при этом часто происходит повышение ферментной активности. Длительное хранение мяса в мороженом виде обусловливает инактивацию ферментов. Это характерно для большинства ферментов, однако особенно ясно проявляется у миозиновой АТФ-азы (рис. 33).

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ

СВОЙСТВ МЯСА ПРИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ

Водоудерживающая способность весьма специфично изменяется при различных способах холодильной обработки у одних и тех же мышц и зависит от состояния белков.

Замораживание и быстрое размораживание неавтоли-зированных мышц обусловливает более резкое снижение водоудерживающей способности, чем начальные стадии автолиза охлажденного мяса. Такие изменения вызываются интенсивными меж- и внутримолекулярным взаимодействием гидрофильных групп в белках в результате вымораживания воды. Хранение мяса в мороженом виде способствует дальнейшему снижению водоудерживающей способности, она уменьшается тем больше, чем длительнее срок хранения. Если для холодильной обработки берут мясо в состоянии окоченения, обладающее малой водоудерживающей способностью, гидрофильные группы которого уже израсходованы на образование меж- и внутримолекулярных связей, то замораживание и размораживание вызывает сравнительно небольшие изменения водоудерживающей способности.

Характер уменьшения водоудерживающей способности в процессах замораживания и хранения в мороженом виде соответствует изменениям реактивности кислых и основных групп в белках мышц и, в частности, реактивности сульфгидрильных групп в миозине.

Величина уменьшения и последующего нарастания водоудерживающей способности при холодильной обработке зависит от вида мышц. У мышц с глубоким и длительным окоченением наблюдается интенсивное долговременное уменьшение водоудерживающей способности. Оно связано как с характером окоченения вообще, так и со спецификой агрегационных взаимодействий.

Созревание размороженного мяса повышает водо-удерживающую способность мышц. Это зависит от со-

стояния белков, развития агрегационных взаимодействий и сохранения определенного уровня протеолитической активности. Все это в свою очередь обусловлено степенью автолиза перед холодильной обработкой, условиями замораживания и длительностью хранения в мороженом виде.

ОБРАЗОВАНИЕ МЫШЕЧНОГО

СОКА ПРИ РАЗМОРАЖИВАНИИ

МЯСА

Часть воды, образующейся при таянии кристаллов льда при размораживании мяса, вследствие нарушения тонких структур миоплазмы,; а также клеточных мембран вновь не может связаться. Поэтому при оттаивании мяса выделяется мясной сок, содержащий различные экстрактивные вещества и растворимые белки. Вместе с тем установлено, что в результате только разрыва оболочки клетки при замораживании и размораживании не освобождается большого количества сока. Удерживание клеточной жидкости в значительной степени зависит от способности мышечных белков связывать свободную жидкость и прежде всего от состояния миофибриллярных белков. Даже небольшие денатурационные изменения в миофибрйллах и дегидратация миозина и актина при замораживании и хранении в замороженном виде обусловливают значительное уменьшение водоудерживающей способности мышечных волокон.

Величина потерь сока и содержание в нем белков при размораживании мяса увеличиваются в зависимости от глубины автолиза до замораживания и продолжительности хранения в мороженом виде. Разрушения клеточных структур в автолизированных мышцах при холодильной обработке более интенсивны, чем в мышцах, не подвергшихся автолизу перед замораживанием. С вытекающим соком в результате «выщелачивания» теряются в основном белки саркоплазмы. Электрофоретические исследования показали значительное сходство протеинограмм экстракта низкой ионной силы и сока, выделяющегося при размораживании мышц. С увеличением продолжительности хранения мышц в мороженом виде при размораживании увеличивается выщелачивание белков, принадлежащих к фракциям миогеновой группы белков, и

уменьшается выход белков фракции глобулина X. Кроме того, выявлено повышение содержания в соке малоподвижных высокомолекулярных белков. Последнее может быть следствием агрегации белковых частиц в вытекающем соке.

В мышечном соке содержатся азотистые и безазотистые экстрактивные вещества, а также различные минеральные вещества. При размораживании в него переходят и витамины (табл. 43).

ТАБЛИЦА 43

Потери витаминов с мышечным соком (замораживание ппи —18°С, воздушное медленное размораживание), %

Витамины

говядина

9, 02 4, 15 10, 69 8, 71 6, 95 5, 06

12, 23 10, 31 14, 619, 41 33, 26 8, 07

Тиамин.....................

Рибофлавин..................

Ниацин..............

Витамин В_в...................

Пантотеновая кислота Витамин В₁₂.... Фолиевая кислота..

Способ размораживания влияет на величину потерь различных веществ с вытекающим соком, однако потери эти зависят прежде всего от условий замораживания и хранения мяса в мороженом виде, от продолжительности автолиза до замораживания. Вредно влияет на качество мяса колебание температуры его хранения в замороженном виде (особенно вторичное замораживание размороженного мяса), приводящее к увеличению повреждения тканей и, следовательно, увеличению потерь белков и различных экстрактивных веществ. Поэтому дважды замороженное мясо после повторного размораживания может быть лишено большого количества растворимых питательных веществ и характеризуется пониженными вкусовыми качествами.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒