Физико-химические изменения мяса при термической обработке, копчении

Цель тепловой обработки мясопродуктов - доведение

продукта до состояния кулинарной готовности. При этом

процессе повышается стойкость продукта к микробиальной

порче, и часто тепловую обработку применяют как

один из методов консервирования. В этом случае прибегают

к пастеризации и стерилизации. В результате тепловой

обработки мясо приобретает новые характерные

вкусовые и ароматические свойства, плотную консистенцию

и обычно лучше усваивается организмом.

Изменения свойств продукта, вызываемые нагревом,

обусловлены изменением свойств их составных частей

и потерями частей продукта в окружающую среду. Мясо

и мясопродукты обычно нагревают от 60 до 180 С. Поэтому

в зависимости от условий процесса и конечной температуры

нагрева изменения составных частей и свойств

готовых продуктов существенно различаются.

Наиболее характерным изменением белков всех тканей

при тепловой обработке является тепловая денатурация.

При этом изменяются характерные свойства белков -

уменьшаются их растворимость, гидратация. Белки, денатурированные

нагреванием, легко агрегируют и коагулируют.

Скоагулированные белки уплотняются с выделением

воды.

Денатурирующее действие тепла на белки мяса существенным

образом зависит от условий, в которых происходит

нагрев: от температуры нагрева, продолжительноности теплового воздействия, присутствия или отсутствия

достаточного количества влаги, отдаваемой при тепловой

обработке, зависит от ряда факторов. К числу наиболее

важных из них относятся степень развития коагуляционных

явлений, возникающих после денатурации.

Развитие коагуляционных явлений сопровождается

уменьшением водосвязывающей способности белковых

веществ и потерей воды. Отсюда следует, что и температура,

и продолжительность тепловой обработки мясопродуктов

должны быть лишь минимально необходимыми

соответственно особенностям состава и свойств нагреваемого

продукта. Например, при изготовлении карбонада

используют мясо с небольшим содержанием соединительной

ткани. Жесткость и обезвоживание такого мяса с увеличением

нагрева возрастают. В этом случае длительность

нагрева продукта не должна быть больше той, которая

необходима для денатурации растворимых белков.

Практически для этого достаточно прогреть продукт на

всю глубину примерно до 70 °С.

Для образцов мяса, содержащих в составе относительно

большее количество соединительной ткани, состояние

кулинарной готовности определяется степенью распада

коллагена.

На потерю воды продуктом существенно влияет и степень

развития автолитических процессов к моменту нагрева.

Количество влаги, отдаваемой при тепловой обработке,

минимально при нагреве парного мяса. Оно резко

увеличивается к моменту полного развития посмертного

окоченения, после чего постепенно уменьшается по мере

созревания мяса. Но даже спустя 10 сут. и более оно выше,

чем при тепловой обработке парного мяса. Соответственно

этому, мясо, сваренное в состоянии посмертного окоченения,

очень жесткое, но тем нежнее и сочнее, чем больше

степень созревания. При производстве мяса и мясопродуктов

это обстоятельство необходимо учитывать.

Так, для выработки вареных колбасных изделий, когда

решающее значение имеет водосвязывающая способность

мяса, предпочтительнее использовать парное мясо.

Водосвязывающую способность мясопродуктов, подвергаемых

тепловой обработке, можно увеличить, сдвигая

pH в ту или иную сторону от изоэлектрической точки

белков животных тканей. Этого можно достигнуть, добавляя

к измельченному мясу некоторые соли, например,

фосфаты, или обрабатывая мясо органическими кислотами,

например, уксусной.

При варке мяса в воде теряются не только вода, но и водорастворимые

вещества мяса. Если мясо, предназначенное

для варки, погрузить в холодную воду и нагревать, то

водорастворимые вещества мяса переходят в окружающую

среду. Водорастворимые белки из наружных слоев

мяса переходят в воду в количестве до 0,2% массы мяса,

коагулируют, образуя пену, всплывающую на поверхность.

В процессе варки из мяса в бульон переходит значительная

часть водорастворимых витаминов, экстрактивных

и минеральных веществ. При таком способе варки

получают крепкий мясной бульон и довольно малоценное

по вкусовым качествам вареное мясо. При погружении

мяса в кипящую воду на него сразу же воздействует

высокая температура. Происходит быстрая коагуляция

белков поверхностного слоя - уплотнение поверхности

мяса. Выделение воды, так же как и вкусовых веществ,

затрудняется. Этот способ дает более сочное и более

вкусное мяса и слабый бульон.

Поваренная соль, добавляемая при варке мяса, вызывает

набухание его волокон; волокна мяса как бы раздвигаются,

что способствует большему проникновению воды

в глубь мяса и, следовательно, лучшему экстрагированию

водорастворимых веществ.

Изменение липидов

При варке мяса жир плавится и значительная часть

его переходит в воду. Выплавленный жир всплывает в основном

на поверхность бульона; небольшая часть его

эмульгируется, что придает мутноватость бульону.

При достаточно длительном нагреве в условиях контакта

с водой и температуре выше 100 °С жир претерпевает

химические изменения. При умеренном нагреве они

невелики, по все же легко могут быть обнаружены. Так,

отмечается увеличение кислотного числа, что свидетельствует

о гидролитическом распаде жира. За счет присоединения

гидроксильных групп по месту двойных связей

вследствие взаимодействия триглицеридов с водой

частично образуются оксикислоты. Последние сообщают

бульону вкус и запах осаливания при длительной и энергичной

варке жирного мяса и костей. Нагревание способствует

и более быстрой окислительной порче жиров

при хранении, особенно свинины. Если гидролиз жира

не ведет к снижению пищевой ценности, то образование

оксикислот снижает пищевую ценность какой-то части

жира. Уменьшение пищевой ценности жира зависит от

жесткости нагрева. Так, при жарении температура поверхностного

слоя мяса или мясопродукта достигает 135 С

и выше; при этом жир вытапливается и изменяется.

Окислительные изменения жиров и процессы полимеризации

приводят не только к изменению цвета (жир

темнеет) и ухудшению запаха, но при этом могут образовываться

вредные для организма вещества. Таким образом,

при жарении происходят процессы, приводящие к

порче жира.

15.3. Изменение витаминов

Теплрвая обработка мяса и мясопродуктов приводит к

уменьшению содержания некоторых витаминов в результате

их химических изменений, а также потерь в окружающую

среду. Изменение содержания витаминов в мясе

при нагревании зависит от их устойчивости к тепловому

воздействию, а также от условий обработки мяса, главным

образом от pH и присутствия кислорода. Тепловая

обработка мяса и мясопродуктов даже при умеренных

температурах приводит к некоторому снижению их витаминной ценности, а при нагреве выше 100 °С витамины

значительно разрушаются (от 40 до 70%). Из водорастворимых

витаминов наименее устойчивы витамины В,

и аскорбиновая кислота (витамин С), из жирорастворимых

витаминов - витамин D. Витамин А практически

выдерживает температуру до 130 С. Однако сухой нагрев

в контакте с воздухом, например, жарение мясопродуктов,

сопровождается интенсивным разрушением витамина

А и других витаминов, особенно тех, которые легко

окисляются (Е, С).

Копчение - это обработка пищевых продуктов дымом,

образующимся при неполном сгорании древесины. Это

один из способов консервирования продуктов, а также

технологический прием, применяемый для придания

продукту своеобразного вкуса и аромата.

Обработку горячим дымом (обжарка, горячее копчение)

применяют при изготовлении вареных колбасных

изделий. При кратковременной обжарке (от 40 мин до 2 ч)

продукт обрабатывается дымом при высоких температурах

(60-110 °С). При изготовлении варено-копченых изделий

их повторно обрабатывают горячим дымом при

35-45 °С в течение 12-48 ч.

Копчение холодным дымом используют для изготовления

сырокопченых изделий. В этом случае обработку

дымом производят при 18-22 С в течение 3-7 сут. Применяют

ряд других способов копчения: электрокопчение

(копчение в электрическом поле), бездымное (посредством

коптильных препаратов) и др. Изменение свойств мяса при копчении

В процессе копчения некоторые летучие вещества коптильных

газов осаждаются на поверхности, а другие проникают

.внутрь продукта, постепенно диффундируя во

время копчения и последующей сушки.

В результате сложных взаимосвязанных химических,

физико-химических и биохимических процессов изменяются

составные части продукта, в результате чего готовые

изделия приобретают характерные для них консистенцию,

своеобразные органолептические свойства

и устойчивость при хранении.

Изменение консистенции продукта при копчении.

При копчении продукт значительно обезвоживается

за счет испарения воды. При холодном копчении потери

влаги составляют 15-20%, при обжарке потери массы за

счет испарения воды меньше и составляют для сосисок

10-12%, вареных колбас - 4-7%, полукопченых - до 7% .

При горячем копчении колбасы теряют до 10% влаги.

Характерным изменением белков мяса при копчении

является их денатурация. Она происходит под влиянием

повышенной температуры (при горячем копчении);

ей также способствуют вещества, содержащиеся в дыме.

Вследствие денатурации и последующей коагуляции,

а также обезвоживания за счет испарения воды понижается

растворимость белков, продукт уплотняется.

Компоненты дыма, поступающие в продукт при копчении,

взаимодействуют с функциональными группами

белков и другими составными частями мясопродуктов.

По своему характеру реакции между коптильными веществами

и составными частями мяса похожи на процесс

дубления. При дублении белковые молекулы «сшиваются

» в более крупные частицы через различные химические

«мостики». Например, формальдегид, реагируя

с аминогруппами двух пептидных цепей, образует между

ними метиленовые «мостики».

Вследствие этого возрастают прочностные свойства

и уменьшается гидрофильность белков. Испарение воды,

денатурационные изменения и взаимодействия с составными

частями дыма более заметны во внешних слоях мясопродукта,

где концентрация последних больше.

При горячем копчении образуется корочка денатурированных

белков - периферийная защитная зона, которая

затрудняет проникновение составных частей дыма

в глубь изделия и препятствует удалению влаги из продукта.

Таким образом, продукт горячего копчения оказывается

внутри менее плотным, чем продукт холодного

копчения.

Наиболее существенно этим изменениям (денатурации,

коагуляции и дублению) подвергается коллаген,

входящий в структуру мяса, оболочек колбасных изделий

и кожи, покрывающей свинокопчености. Так, в про-

цессе обжарки естественная оболочка колбас и поверхностный

слой продукта под оболочкой дубятся, высокая

температура обжарки (выше 60 С) вызывает их уплотнение

в результате денатурации и усиленной коагуляции

белков; защитные свойства оболочки и поверхностного

слоя продукта повышаются.

При холодном копчении сырых изделий продолжают

развиваться автолитические и микробиальные процессы,

которые начались в период посола и осадки, но с большей

интенсивностью вследствие повышения температуры.

При обжарке и горячем копчении, пока температура

приближается к оптимуму действия ферментов (до 40-50 °С),

автолитические процессы и реакции, катализируемые

ферментами микроорганизмов, становятся более активными.

По мере повышения температуры внутри продукта

постепенно развивается денатурация белков и ферменты

инактивируются.

В результате автолитических и микробиальных процессов

происходит частичный гидролитический распад

основных веществ мяса: белков (протеолиз), липидов (ли-

полиз), а также ряд других ферментативных процессов.

Хотя гидролизуется сравнительно небольшая часть белковых

веществ, этого все же достаточно для улучшения

консистенции мяса: структура ткани разрушается, мясо

становится мягким, нежным и готовым к употреблению.

При изготовлении продуктов, которые коптят после

варки (например, полукопченые колбасы), ферментативные

процессы при копчении не происходят, так как

вследствие тепловой денатурации белков в процессе варки

ферменты оказываются уже инактивированными.

Изменение вкуса и аромата. Специфические аромат

и вкус, возникающие при обработке дымом изделий из

мяса, являются результатом воздействия многих факторов.

Прежде всего, они связаны с накоплением различных

веществ, проникающих в продукт из дыма, таких

как фенолы, карбонильные соединения и др. Эти вещества

обладают различными оттенками запаха (например,

пряными), кислым, горьким, острым, сладковатым при-

вкусами и создают определенный букет вкуса и запаха

копченого продукта. Даже при столь кратковременной

обработке дымом, к ак обжарка, когда в продукт из дыма

попадает сравнительно мало коптильных веществ и они

проникают на небольшую глубину, их количества достаточно

для придания изделиям особого оттенков вкуса

и аромата.

Вещества дыма не только адсорбируются продуктом,

но и вступают в химическое взаимодействие с его составными

частями с образованием новых веществ. При коп чении

одним и тем же дымом различных продуктов (говядины,

свинины, рыбы, сыра или слив) получаются и з делия

со вкусом и ароматом копчения, присущими к аж дому

из них. Следовательно, вкус и аромат образуются

не только за счет проникновения в продукт и накоплен

ия в нем компонентов дыма, но и з а счет образования

в процессе копчения новых соединений. Так, кислоты

и карбонильные соединения дыма реагируют с аминны-

ми группами белков, фенолы вступают в реакции с аминокислотами

и т.д.

Вкус и аромат копченого продукта в целом определяются,

кроме того, многочисленными химическими и зменениями

составных частей самого продукта вследствие

автолитических процессов в сырокопченых изделиях,

изменения под действием тепловой обработки, слабого

окисления липидов. В создании букета аромата и вкуса

сырокопченых изделий важную роль играют микробиологические

процессы, которые происходят в период

копчения и сушки.

Изменение окраски мясопродуктов при копчении.

Следствием копчения является окрашивание поверхности

обрабатываемых изделий в коричневые тона, в результате

которого готовые продукты приобретают приятный

и привычный для потребителя внешний вид.

Химизм окрашивания копченостей связан с осаждением

окрашенных компонентов дыма на поверхности

продукта. К числу окрашенных фракций дыма относятся

некоторые смолы, углеводная ф р акц и я , фенольная

фракция. Окрашивание поверхности копченых изделий

является также следствием химического взаимодействия

некоторых коптильных веществ друг с другом или с кислородом

воздуха после их осаждения на поверхности, а также

с составными частями продукта, например, по типу

реакции меланоидинообразования.

Приобретение окраски поверхностью изделий зависит

не только от воздействия на нее составных частей дыма,

но и от температуры. При достаточно высоких температурах

даже в том случае, когда изделия подвергаются

сухому нагреву в отсутствие дымовых газов, наблюдается

окрашивание поверхности.

Вследствие горячего копчения увеличивается интенсивность

окраски мяса. При обжарке, например, фарш

приобретает розово-красный цвет. Это связано с изменением

пигментов мяса. Обычно копчению предшествует

посол с применением нитритов. По мере повышения температуры

при копчении внутри продукта постепенно

развивается денатурация белков, в результате чего освобождаются

скрытые функциональные группы белков,

в частности, «S/f-группы, обладающие восстанавливающими

(редуцирующими) свойствами. Вследствие накопления

восстанавливающих веществ (S/f-rpynn, освобождающихся

при денатурации белков, диффузии, редуцирующих

веществ, являющихся продуктами копчения)

и воздействия бактериального фермента нитритре-

дуктазы из нитритов освобождаются оксиды азота. Ми-

оглобин в результате взаимодействия с N0 превращается

в нитрозомиоглобин. Под действием высокой температуры

белковая часть нитрозомиоглобина - глобин - денатурирует,

а простатическая группа превращается

в пигмент нитрозомиохромоген, сообщающий розовокрасную

окраску солено-копченому мясу. Оксимиогло-

бин при нагревании мяса теряет кислород и переходит

в миоглобин, нитрозомиоглобин и далее - в нитрозомиохромоген.

Если температура обжарки поддерживается на недостаточно

высоком уровне, а продолжительность процес-

са соответственно возрастает, ускоряется распад нитрита

до молекулярного азота. В фарше могут появиться серые

неокрашенные участки.

При холодном копчении (18-23 С) продукт приобретает

вишнево-красную окраску, так как в результате

неполного сгорания углерода появляется СО, который

с миоглобином образует вишневый пигмент - карбоксимиоглобин.