Функционально-технологические свойства мяса и их количественно определяемые показатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Функционально-технологические свойства мяса и их количественно определяемые показатели

Введение

Переработка мяса сопровождается сложными физико-химическими, биохимическими и механическими процессами. Для прогноза поведения мясного сырья в ходе технологической обработки используют комплекс функционально-технологических и структурно-механических показателей, объективно отражающих его качество (величина рН, водосвязывающая и жироудерживающая способности, активность воды, липкость, вязкость, пластичность и т.д.) [1-6].

1. Показатель активной кислотности (рН)

Важным показателем при оценке мяса является величина рН, которая в значительной мере влияет на такие параметры качества, как цвет, нежность, влагосвязывающая способность и стойкость при хранении. Величина рН показывает концентрацию водородных ионов, т.е. их количество в 1 л исследуемой среды.

Величина рН мяса зависит от многих факторов. Жизненные процессы в мышцах животного прекращаются с началом обескровливания. У живого животного показатель рН составляет 7,2-7,3, у только что забитого - 7,0. После убоя значение рН под действием молочной кислоты, образовавшейся из гликогена, снижается в кислую сторону до значений 5,3-5,6 в говядине и 5,6-5,8 в свинине (в зависимости от температуры и времени после убоя, породы и вида мышц животного). На величину рН влияет обращение с животными перед убоем. У отдохнувших животных, имеющих высокое содержание гликогена, увеличение кислотности и созревание протекают чаще всего нормально, в то время как у животных с невысоким содержанием гликогена могут произойти нарушения в процессе снижения величины рН.

В процессе охлаждения в течение 18-48 ч величина рН снижается до 5,7-5,4. Более низкая способность охлажденного мяса по сравнению с парным связывать воду и жир объясняется в первую очередь (наряду с распадом АТФ) и снижением показателя рН.

Зная величину рН, можно выделить оптимальные направления использования мясного сырья в процессе промышленной переработки, что обеспечит большие технологические и экономические преимущества. Так, на производство сырокопченых колбас рациональнее направлять мясо с низким значением рН, а на производство вареных колбас - мясо с высоким рН.

Определение величины рН выполняют рН-метрами с электродами различного типа, приспособленными для проведения измерений на тушах. В последнее время предпочтение отдают цифровым рН-метрам с автоматической компенсацией, учитывающей температуру окружающей среды.

2. Водосвязывающая и жироудерживающая способность мяса

Вода не только является преобладающим компонентом всех пищевых продуктов, но и оказывает существенное влияние на такие качественные характеристики готовых мясных изделий, как консистенция, структура, устойчивость при хранении, а также выход. Для оценки состояния воды в пищевых продуктах в настоящее время широко используются показатели водосвязывающей способности и активности воды.

Воду, содержащуюся в пищевых продуктах, как правило, разделяют в зависимости от форм ее связи с белками на три группы: гидра-тационная, иммобилизованная и свободная.

Гидратационная вода (около 5% от общего ее содержания), как показывают спектры ядерно-магнитного резонанса, имеет структуру «водородных мостиковых соединений». По физическим свойствам она отличается от иммобилизованной и свободной воды более низкой температурой замерзания, большей плотностью, меньшим давлением паров и способностью к растворению различных соединений.

Иммобилизованная вода, составляющая наибольшую часть общего ее содержания, связана сорбционными и ван-дер-ваальсовыми силами в виде мультимолекулярных слоев с мышечными мембранами и филаментами. По физическим свойствам она отличается от гидратаци-онной и образует «льдоподобную» структуру между белковыми молекулами. Количество иммобилизованной воды зависит от пространственной структуры белков, которая расширяется или сжимается в зависимости от притяжения или отталкивания заряженных боковых групп молекул белка. Увеличение расстояния между ними при повышении заряда белковой сетки и разрыве поперечных связей приводит к росту количества иммобилизованной воды, а ассоциация молекул, наоборот, сопровождается его уменьшением.

Третья группа - это свободная вода, молекулы которой за счет водородных связей организованы в виде «роя» (кластера), постоянно то разрушающегося, то образующегося вновь. Таким образом, у свободной воды есть «промежуточное» состояние между отдельными молекулами и решеткообразной структурой льда. Время жизни таких кластеров очень незначительно, и при повышении температуры оно уменьшается. Так, при отрицательных температурах молекулы свободной воды соединены водородными связями на 100%, при 6°С - на 52, а при 34°С - на 45%. Свободная вода удерживается в мясе силами капиллярного взаимодействия и является постоянным депо для пополнения количества иммобилизованной воды.

Водосвязывающая способность мяса существенно зависит от количества и степени связи с белком иммобилизованной и свободной воды. Водосвязывающая способность определяется рядом факторов: возрастом животного, количественным соотношением влаги и жира, глубиной автолиза мяса, условиями замораживания, величиной рН, количеством белков, их составом и свойствами, в том числе содержанием и степенью растворимости миофибриллярных и фибриллярных белков, обладающих резко выраженной способностью к набуханию.

В составе соединительной ткани воды меньше, в основном она связана с коллагеном.

Формы и прочность связи воды с мясом различны. Различают адсорбционную, осмотическую и капиллярную влагу.

Адсорбционная влага - это часть влаги, которая находится в мясе в наиболее прочно связанном состоянии, удерживаемом за счет сил адсорбции, главным образом белками.

Осмотическая влага удерживается в ненарушенных клетках за счет разности осмотического давления по обе стороны клеточных оболочек (полупроницаемых мембран) и внутриклеточных мембран.

Капиллярная влага заполняет поры и капилляры мяса и фарша. Количество капиллярной влаги зависит от степени развития капиллярной сети в структуре материала. В мясе роль капилляров выполняют кровеносные и лимфатические сосуды. Капиллярная влага влияет на объем и сочность продукта. Чем больше величина капиллярного давления, тем прочнее капиллярная влага связана с материалом. Капиллярное давление, в свою очередь, определяется размером капилляров. Чем меньше диаметр капилляров и микрокапилляров, тем больше капиллярное давление и тем прочнее удерживается вода.

Водосвязывающая способность мяса определяет его качество при технологической и кулинарной обработке. Известно, что выход вареных колбас в значительной мере определяется водосвязываю-щей способностью мяса. Из мяса с небольшой водосвязывающей способностью трудно приготовить высококачественную продукцию, так как при обработке велики потери влаги и соответственно растворимых в ней веществ. Вследствие этого быстрое определение водосвязывающей способности сырья очень важно в практике работы мясоперерабатывающих предприятий.

3. Активность воды (а_w)

Показатель активности воды позволяет установить взаимосвязь между состоянием слабосвязанной влаги в продукте и возможностью развития в нем микроорганизмов, ибо из всей воды, содержащейся в продукте, микроорганизмы могут использовать для своей жизнедеятельности лишь определенную - активную ее часть. Поэтому показатель активности воды a_w (свободной, несвязанной влаги пищевых продуктов) дает возможность, в частности, судить о жизнеспособности бактерий, содержащихся в мясе и мясных продуктах, их стойкости к тепловой обработке, а также подверженности продукта микробиологической порче. Активность воды влияет на микробиальные, ферментативные, химические и физические изменения в мясе. От величины a_w зависят сроки хранения мяса и мясопродуктов, стабильность мясных консервов, формирование цвета и запаха, а также потери при термообработке и хранении. Традиционные технологические способы консервирования (посол, сушка, замораживание) влияют на активность воды и увеличивают стойкость продуктов при хранении.

Для каждого вида микроорганизмов существуют максимальное, минимальное и оптимальное значение активности воды, отклонение от которого приводит к торможению процессов их жизнедеятельности. При низкой величине a_w активность микроорганизмов подавляется. Минимальные критические величины a_wдля роста микроорганизмов в мясных продуктах следующие: Pseudomonas - 0,98; Salmonella, Escherichia - 0,95; Streptococcus - 0,94; для большинства дрожжей - от 0,90 до 0,87; для плесневых грибов - от 0,86 до 0,62 [1].

Активность воды определяется как отношение парциального давления водяного пара над поверхностью продукта к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре.

Величина активности воды свежего мяса равна 0,99, у вареных колбас она составляет 0,96-0,98, ливерных колбас - 0,97-0,95, кровяных колбас - 0,96-0,80, сырокопченых колбас - 0,83-0,96, сырокопченых окороков - 0,86-0,97. Активность воды может служить показателем качества продукции. Определение ее в ходе технологического процесса изготовления продукта дает возможность контролировать его и активно влиять на выход и качество выпускаемой продукции.

Таким образом, исследование состояния воды в мясе позволяет определять его технологические свойства и тем самым научно подходить к его рациональному использованию.

4. Цветовые характеристики

Цвет мяса - важный показатель как для производителей мясной продукции, так и для потребителей. По внешнему виду, цвету и запаху мяса покупатель определяет его качество и свежесть. На международном рынке цвет используется как индикатор качества мяса.

Известно, что цвет мяса обусловлен наличием комплекса производных мышечного пигмента миоглобина и отчасти пигмента крови гемоглобина. В обескровленном мясе доля производных гемоглобина может составлять от 10 до 30% и более от общего содержания пигментов.

Миоглобин и гемоглобин относятся к сложным белкам, являясь комплексом гема и белковой части. Белковая часть миоглобина состоит из одной, а гемоглобина - из четырех полипептидных цепей, отсюда различия в молекулярной массе этих белков - 17 800 и 68 000 соответственно.

Важной проблемой отрасли является сохранение цвета мяса в процессе хранения и последующей переработки. После убоя и во время хранения на скорость накопления Ммб на поверхности мяса воздействуют многочисленные факторы. Внутренние факторы - это величина рН, метаболический тип мышцы, вид животного, его порода, пол, рацион кормления и т.д. Внешние факторы - это температура, доступность кислорода, тип освещения, микробиальный рост на поверхности, способ и среда хранения (воздух, различные виды модифицированной атмосферы, вакуум) или сочетание многих факторов. Механизмы их действия до сих пор окончательно не установлены.

Для оценки цвета и установления его соответствия принятым для определенных видов мяса и мясных продуктов характеристикам применяют органолептические и инструментальные методы.

Визуальные методы позволяют с той или иной мерой объективности оценить соответствие цвета традиционно сложившимся представлениям о нем для отдельных видов мяса и мясных изделий или сравнить между собой исследуемые образцы.

Возможно определение цвета мяса субъективным методом с помощью справочных цветных фотографий либо эталонов из пластмассы, окрашенной пигментами и точно воспроизводящей структуру поверхности мяса [18, 19].

Наибольшим приближением к визуальной оценке цвета, но без присущей этому способу субъективности является измерение спектральных характеристик поверхности мяса в отраженном свете, определяемых с применением различных приборов и вариантов обработки полученных первичных измерений.

Весьма эффективным способом измерения окраски является оценка цвета на колориметрах различных типов, измеряющих определенные параметры спектров отражения с последующей обработкой данных и выдачей результатов в виде абсолютных цифровых данных.

В современной технике определение цвета исследуемого образца проводится по трем координатам X, Y, Z, соответствующим основным цветам: красному, зеленому и синему в различных сочетаниях - это так называемая «трехстимульная колориметрия».

К несложным зарубежным приборам можно отнести фильтровые колориметры «Момколор» (Венгрия), «Минолта» (Япония), «Гарднер» (США), спектрофотометр «Спекорд-М-40». Для измерения яркости окраски эффективны приборы «Гефо» германской фирмы «Шютт» и «Хантерлаб» модели Д-25 ДОМ фирмы «Хантер Ферфакс» (США), принцип работы которых основан на преобразовании отраженного от объекта света в электрический сигнал, фиксируемый микроамперметром.

Следует отметить, что в настоящее время детально изучены спектры отражения свежего мяса, в которых известны области, характерные как для отдельных производных Мб, так и для изобестных точек. Это имеет большое значение для установления причин, вызывающих нарушения цвета мяса.

5. Основные структурно-механические свойства мяса

Изучение структурно-механических характеристик сырья и продукции мясной промышленности необходимо для оптимизации технологических процессов и отдельных операций, для контроля на всех стадиях обработки соответствия параметров сырья принятым требованиям, что в итоге и определяет качество мясных продуктов.

Для первичной оценки продукта необходимо изучить его структуру, т.е. характер взаимосвязи между частицами. Сплошной пространственный каркас структуры образуется путем соприкосновения дисперсных частиц или макромолекул, что вызывает проявление сил взаимодействия. В зависимости от типа энергии возникающих связей акад. П.А. Ребиндер подразделяет структуры на коагуляционные, конденсационные, кристаллизационные, а также комбинированные [4, 5, 23].

Коагуляционные структуры образуются путем сцепления частиц через тончайшие остаточные прослойки свободной или адсорбционно-связанной с ними дисперсионной среды, что осуществляется за счет ван-дер-ваальсовых сил, способствующих протеканию самопроизвольных процессов приближения к более устойчивому термодинамическому состоянию - тиксотропного упрочения, самоуплотнения, синерези-са. Уплотнение происходит в высококонцентрированных системах, си-нерезис с одновременным упрочением - в слабоконцентрированных благодаря вытеснению части жидкости. Свободная жидкость может отделяться в виде фазы или находиться внутри структуры в виде мельчайших капелек. Данные структуры способны к самопроизвольному восстановлению после разрушения (тиксотропия). Прочность их при этом нарастает постепенно до определенного предела.

Конденсационные структуры получаются из коагуляционных по мере удаления жидкой фазы, при этом возникают более тесные связи между частицами, в результате чего прочность структуры постепенно увеличивается, оставаясь затем постоянной. Конденсационные структуры обладают большей прочностью, чем коагуляционные, и после разрушения не восстанавливаются. Они являются скорее хрупкими, чем пластичными.

Кристаллизационные структуры образуются путем срастания частиц или молекул при активном участии химического взаимодействия из расплавов при охлаждении и из раствора при повышении его концентрации или охлаждении. Эти структуры имеют пространственную кристаллическую решетку, прочность которой зависит от формы кристаллов. Обычно вначале образуется наименее прочная и термодинамически неустойчивая кристаллическая форма, с течением времени переходящая в более прочную и термодинамически устойчивую форму.

Для мясопродуктов наиболее характерен коагуляционный тип структуры, которая является следствием взаимодействия между частицами вещества на основе ван-дер-ваальсовых сил через дисперсионную среду. Структурам такого типа присуща тиксотропия. Очевидно, что структурно-механические свойства коагуляционных систем значительно зависят от содержания воды, размеров частиц и прослоек, их физико-химических свойств, что весьма существенно для проведения технологических процессов, например при измельчении мяса.

Типичным представителем продукта с коагуляционной структурой является сырой колбасный фарш. Прерывная дисперсная фаза в нем представлена белковыми частицами и агрегатами, частицами жира, мельчайшими обрывками мышечной и жировой ткани, а непрерывная фаза - водным раствором некоторых мышечных белков, других органических соединений и электролитов (главным образом хлористого натрия). Белки, растворенные в непрерывной фазе, придают фаршу пластичность и липкость.

К конденсационным структурам можно отнести фарш готовых вареных и сырокопченых колбас. Образование твердой монолитной структуры вареных колбас обусловлено возникновением и развитием пространственного каркаса в результате тепловой денатурации и коагуляции белков, растворенных в непрерывной фазе сырого фарша. Возникающие при этом прочные, преимущественно водородные, связи придают каркасу статическую прочность на сдвиг. Формирование структуры фарша сырокопченых колбас происходит в результате развития двух противоположно направленных процессов: ферментативного разрушения оставшейся клеточной структуры и самопроизвольного агрегирования белковых частиц в пространственный каркас вследствие постепенного обезвоживания системы. При этом помимо водородных возникают и более прочные ковалентные связи.

Структурно-механические свойства продукта характеризуют его поведение в условиях напряженного состояния и позволяют связать между собой напряжения и скорости деформаций в процессе приложения усилий. По характеру приложения к продукту внешних усилий и вызываемых ими деформаций структурно-механические свойства можно классифицировать на три основные группы: сдвиговые, компрессионные и поверхностные.

Компрессионные, или объемные, свойства обусловливают поведение продукта при воздействии на него нормальных напряжений в замкнутой форме или между пластинами. К параметрам, определяющим объемные свойства, относятся модуль упругости Е, равновесный модуль Е_г, период релаксации деформации при постоянном напряжении То, относительная объемная деформация е. Объемные свойства можно также использовать для оценки качества пластично-вязких (фарши) и упруго-эластичных продуктов, например готовых вареных колбасных изделий.

Особое место среди структурно-механических характеристик продукта занимают поверхностные свойства (адгезия, коэффициент внешнего трения и др.), которые определяют поведение продукта на границе раздела с другим, твердым, материалом при воздействии нормальных (адгезия) и касательных (внешнее трение) напряжений. От величины поверхностных свойств частично зависит консистенция продукта [23].

В качестве объективных характеристик готового продукта могут также служить свойства прочностные (деформация сжатия, усилие резания) и упругие (упругая деформация, модуль упругости).

Структурно-механические характеристики классифицируются также по характеру приложения к продукту внешних усилий и вызываемым ими деформациям: сдвиговые свойства проявляются под действием касательных усилий, компрессионные - при воздействии давления, поверхностные - при отрыве продукта от твердой поверхности. Ниже приведены основные понятия и определения, применяемые в реологии.

Деформация - это изменение линейных размеров тела, при котором частицы или молекулы смещаются относительно друг друга без нарушения сплошности тела.

Напряжение - это мера внутренних сил, возникающих в теле под влиянием внешних воздействий на единицу площади, нормальной к вектору приложения силы.

Упругость - способность тела после деформирования полностью восстанавливать свою первоначальную форму или объем - характеризуется модулем упругости первого рода (Е, Па) при растяжении-сжатии и модулем упругости второго рода (G, Па) при сдвиге

Пластичность - способность тела под действием внешних сил необратимо деформироваться без нарушения сплошности. Пластическое течение начинается при величине напряжения, равной пределу текучести.

Пенетрацш - метод определения физико-механических свойств путем вдавливания в продукт посторонних тел разной формы и размеров. Основной величиной, получаемой при пенетрации, является предельное напряжение сдвига.

6. Электропроводность (показатель LF)

Электропроводность, как известно, определяет проницаемость и проводимость различных материалов и веществ. Мясо с некоторым приближением можно рассматривать как двухфазную систему. Одна из фаз - межклеточная ткань - представляется полупроводником с преобладанием диэлектрических свойств, причем считается, что эта фаза весьма устойчива в живом организме и изменчива в мертвом. Вторая фаза - это внутриклеточное вещество, представляющее собой электролит. Электрофизические свойства мяса отражают происходящие в нем структурно-механические и биохимические изменения.

Для мясной промышленности был разработан специальный способ определения качества сырья, в основу которого положен принцип измерения концентрации водородных ионов, как и при измерении показателя рН. Однако при измерении показателя электропроводности LF проводится не избирательное определение ионов, а устанавливается активность всех ионов.

Существенные преимущества метода измерения электропроводности для определения качества свинины заключаются в простоте проведения измерений, надежности приборов и достоверности результатов, а также в возможности получить информативные результаты в течение относительно большого промежутка времени (до 50 ч после убоя). В настоящее время имеются приборы для этой цели, которые одновременно измеряют температуру и хранят измеренные результаты в подключенном запоминающем устройстве.

кислотность мясо жироудерживающий

7. Фактор диэлектрических потерь (01-фактор)

В последнее время в научной литературе рассматривается возможность использования измерения фактора диэлектрических потерь для распознавания изменений в мышце. Определение соотношения электропроводности и диэлектрической постоянной выражается через DL-фактор, прямо пропорциональный электропроводности мяса и обратно пропорциональный диэлектрической постоянной.

В Германии для определения DL-фактора в мышцах создан прибор MS-тестер, измерение на котором осуществляется путем введения двух стальных электродов (скальпелей) в исследуемую ткань. Результаты измерения можно считывать со шкалы или регистрировать с помощью аналогового выхода. Конструкция прибора рассчитана на использование его при работе одной рукой. С помощью MS-тестера можно осуществлять распознавание качества мышц свинины, контроль процесса созревания в мышцах крупного рогатого скота и проверку свежести мышечной ткани, прогнозировать сферы дальнейшего использования мяса. Фактор диэлектрических потерь сравнивали с другими параметрами качества мяса: величиной рН, процентом содержания жира и свободной воды, значением цветности мяса (показатель Gefo). Наиболее оптимальные результаты получены через 48 ч после убоя.

8. Полное сопротивление (Р_у - фактор)

Дальнейшим развитием определения DL-фактора является измерение Р_у - фактора (Impuls impedans), который представляет собой совокупность отношений сопротивления и электропроводности во внутриклеточных и внеклеточных областях мышечной ткани и характеризует, в частности, изменения мышечных клеток скота после убоя. Степень этих изменений зависит от таких факторов, как порода, предубой-ное состояние скота, вид мышцы [28]. Шкала показателя Р_у составляет от 0 (водная среда) до 100 (неповрежденная мышечная клетка) и в сочетании с величиной рН дает информацию о состоянии мяса

Список литературы

1. Тылкин В.Б. и др. Товароведение пищевых продуктов. - М.:

2. Экономика, 1980.

2. Яров И.И., Васютенкова Н.С. Основы животноводства. - М: Агропромиздат, 1986.

3. Тулеулов Е.Т. Производство конины. - М.: Агропромиздат, 1986.

4. Продовольственная индустрия России /Под ред. В.И. Сергеева. - М.: Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации, 1998.

5. Гутник Б.Е. и др. Справочник по разделке мяса, производству полуфабрикатов и быстрозамороженных готовых блюд. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

6. Рогов И.А., Забашта А.Г., Алексахина В.А., Титов Е.И. Технология и оборудование колбасного производства. - М.: Агропромиздат, 1989.

Размещено на Allbest.ru