Физико-химические изменения в мясопродуктах при тепловой обработке.

Тепловая обработка производится с целью доведения сырого мясопродукта до состояния, при котором его можно употреблять в пищу без дополнительного нагревания, а также для повышения его стойкости при хранении.
В результате физико-химических изменений, происходящих в процессе тепловой обработки, мясопродукты приобретают специфический вкус, запах, цвет и консистенцию.
Тепловую обработку осуществляют разными способами.
При производстве колбасных продуктов применяют бланширование, варку, жарение, запекание.

Варку продуктов осуществляют в воде, бульоне, молоке, атмосфере насыщенного пара или влажного воздуха.
Под жарением и запеканием понимают нагревание продукта в атмосфере нагретого воздуха без добавления воды или другой жидкости, содержащей воду (бульон, молоко, соус).

В колбасном производстве основным методом тепловой обработки является варка. Жарение применяют при изготовлении очень ограниченного количества мясопродуктов, таких как карбонад, буженина, украинская жареная колбаса.
Запекание практикуется при изготовлении карбонада, буженины и московской шейки. Их запекают в электрических или газовых ротационных, шахтных или печах другого типа. Буженину и карбонад чаще запекают, чем жарят. Термин «запекание» применяют также к тепловой обработке так называемых копчено-запеченных изделий, которые доводят до готовности в процессе копчения.
При тепловой обработке уничтожается большинство вегетативных форм микроорганизмов.
В процессе варки колбасы уничтожается около 99% микробов, находящихся в сырых колбасах.
В процессе обжарки уничтожается значительное количество микробов, при этом Вac. Coli и Вac. Proteus частично сохраняются.
В большинстве случаев после варки в колбасах остаются наиболее устойчивые кокковые формы и спороносные палочки типа Вас. subtilis — mesentericus.
Большая часть патогенных микробов не образует спор, вследствие чего температура варки является для них гибельной.
На обсемененность вареной колбасы влияет первоначальное содержание микробов в фарше: чем больше обсеменен фарш, тем больше сохраняется микробов в готовой колбасе.
Как показали исследования, на микробную обсемененность готовой вареной колбасы влияет сорт жилованного мяса. Показатель микробной обсемененности возрастал по мере понижения сорта мяса и достигал наивысшего значения в колбасах III сорта. Эти колбасы вырабатывают из крови, субпродуктов, мясной обрези, содержащих большое количество соединительной ткани, наиболее обсемененной микроорганизмами.
При выработке ливерных и кровяных колбас, паштетов, зельцев и студней мясопродукты, используемые при их изготовлений предварительно провариваются.
В зависимости от вида и размера мясопродуктов продолжительность варки колеблется в пределах от 2 до 6 ч (рубцы, шкурка, жилки).
Отдельные мясопродукты (печень, мясо) подвергают кратковременной варке в кипящей воде — бланшированию, в результате чего продукты слегка провариваются по всей толщине.
Бланшируют мясопродукты в нарезанном виде, полосами толщиной около 5 см.
Копчености погружают в воду, нагретую до 95° С, для предохранения продуктов от излишних потерь влаги, водорастворимых белков и экстрактивных веществ, при этом в течение 30 мин происходит коагуляция белков в поверхностном слое. Дальнейшую варку производят при +80...+85°С. Продолжительность варки составляет 50—55 минут на 1 кг продукта.
При тепловой обработке большое значение имеет скорость прогревания. Она зависит от теплоемкости и теплопроводности окружающей среды и нагреваемых продуктов, величины удельной поверхности и плотности.
Вследствие низкой теплопроводности мясных продуктов прогревание их в виде больших кусков происходит очень медленно. Ниже приведены числовые значения теплоемкости, теплопроводности и плотности мясопродуктов (табл. 1).

Д. И. Лобанов установил зависимость продолжительности нагревания от различного размера кусков мяса, имеющих форму куба, при нагревании их до 100° С (табл. 2)

Таблица№2

В процессе нагревания протекают также физико-химические изменения: инактивация ферментов, удаление из мяса значительного количества воды, денатурация и коагуляция белков, превращение коллагена в желатин.
При погружении мяса в холодную воду и дальнейшем нагревании часть растворимых белков и экстрактивных веществ из поверхностных слоев мяса переходит в воду в количестве, не превышающем 0,1% от его массы.
Перешедшие в воду растворимые белки в процессе варки коагулируют и образуют хлопья (пену, всплываю- • щую на поверхность).
При погружении мяса в кипящую воду благодаря быстрой коагуляции белков в поверхностном слое количество растворимых белков, переходящих в воду, резко снижается. Поэтому в колбасном производстве продукты погружают в кипящую воду или нагретую до 95°С.
При температуре 60° С в говяжьем мясе денатурируется около 90% внутриклеточных белков. Внутриклеточные белки мышечной ткани — актомиозин, миоген, миоальбумин, глобулин X, миоглобулин коагулируют и становятся нерастворимыми, при этом масса мяса уменьшается на 20—40% преимущественно за счет выделения воды, ранее связанной белками. Миозин наиболее чувствителен к нагреванию, особенно быстрая денатурация его происходит в присутствии солей. При нагревании мяса до 50°С все белки глобулиновой природы теряют растворимость.
При производстве вареных и полукопченых колбас уже при обжарке начинается тепловая денатурация белков — один из наиболее важных видов структурной перестройки белковых молекул под влиянием нагревания, изменений среды и ряда других воздействий. При денатурации общая внешняя форма молекул изменяется сравнительно мало, однако в молекуле происходят изменения пространственного расположения части звеньев цепи и перегруппировка ряда внутримолекулярных связей (порядка носкольких десятков и аналогичных связей), которые сопровождаются заметным изменением ряда физических, химических и биологических свойств белковых молекул. При денатурации нарушается упорядоченность строения нативной исходной белковой молекулы и она несколько разрыхляется, разрыхление составляет около 100 см на 1 моль.
Нативный белок имеет специфическую конфигурацию.
При денатурации конфигурация белковой молекулы может быть изменена без глубокого химического разрушения, например, путем сильного изменения pH и при воздействии тепла.
При этом наблюдается частичное развертывание молекулы, которое приводит к высвобождению части связанной воды.
Следовательно, нагревание мяса ведет к отделению жидкости в результате денатурации белка, что в основном и определяет потери при варке. Потери зависят также от режима варки и pH среды. Потери увеличиваются при понижении pH, повышении температуры и продолжительности варки. На гидратацию и потери влияют такие растворимые вещества, как соль, а также фосфаты.
В процессе обжарки и варки образуется NO-миохром из NO-миоглобина, в результате чего вареные колбасные изделия сохраняют розовую, окраску.
При варке несоленого мяса без добавления к нему нитрита при 65—70° С происходит денатурация миоглобина, который переходит в гематин, и мясо приобретает коричневато-серый цвет.
При варке мясо теряет часть минеральных солей и водорастворимых витаминов.
Процесс варки не вызывает значительного разрушения витаминов мяса. Наиболее характерные для мяса витамины B1 (тиамин, аневрин), В2 (рибофлавин), РР (никотиновая кислота) и пантотеновая кислота устойчивы к действию температуры 75—100°С.
Потери витаминов при технологической обработке различны (табл.3).

Таблица№3

Кратковременная жарка в масле сопровождается наименьшими потерями витаминов.
Размягчение мяса в процессе варки зависит главным образом от превращения коллагена в желатин. При этом понижается механическая прочность соединительной ткани.
Коллаген превращается в желатин при температуре около 70°С. По мере повышения температуры процесс заметно ускоряется, особенно при 100° С и выше.
Некоторое количество образующегося при варке желатина переходит в бульон, но основная масса его остается в мясе. В вареном и жареном мясе межклеточные пространства заполнены набухшим желатином.
Ввиду того, что желатин более доступен действию - протеолитических ферментов, тепловая обработка способствует лучшему усвоению коллагена организмом. -
При длительной варке усиливается извлечение экстрактивных веществ в воду, происходит разрушение соединительнотканных оболочек, связывающих мышечные пучки, мясо становится волокнистым и безвкусным.
По данным некоторых исследователей при варке мяса образуется сероводород, даже в тех случаях, когда сырое мясо не дает положительной реакций на H2S. Наиболее интенсивное образование сероводорода наблюдается в первые 2 ч варки.
При варке мяса выплавляется и переходит в воду значительная часть жира, при этом некоторая часть его эмульгируется, что может вызвать помутнение бульона. При варке костей эмульгируется до 14% общего количества выплавленного жира.
Эмульгирование жира увеличивается с повышением количества воды, в которой варится мясо, температуры и продолжительности варки.
При длительной варке осаливание жира может развиваться настолько интенсивно, что жир приобретает неприятный вкус и запах, наиболее часто это явление наблюдается при варке костей и жирного мяса, что в первую очередь отражается на качестве бульона.
В процессе тепловой обработки изменяются вкус и запах мясопродуктов, что связано с изменением экстрактивных веществ.
При нагревании из них образуются вещества, обуславливающие вкус и аромат готового продукта.
Вкус и аромат связан о водорастворимыми белками.
Специфический вкус и аромат различных видов мяса (свиного, говяжьего, бараньего или куриного) обусловлен летучими, жирорастворимыми соединениями, образующимися из липидов мяса. Это подтверждается относительным постоянством нелетучих компонентов в мясе всех видов. Между тем как в летучих веществах баранины, свинины, говядины или курятины, подвергнутых тепловой обработке, имеются значительные различия. Например, типичный запах баранины бывает обнаружен только в бараньем жире.
В создании мясного вкуса участвуют такие нелетучие вещества, как инозиновая и глутаминовая кислоты, карнозин и другие.
Очень разбавленные растворы глутаминовой кислоты отличаются сладковатым вкусом.
Из летучих веществ основное значение придается карбонильным соединениям.
Большое значение в отношении улучшения вкуса колбасных изделий, особенно бульона, придается моноглютаминату натрия (кислой натриевой соли глутаминовой кислоты), которую добавляют в количестве 0,1—0,5%.
В процессе варки вследствие превращения при нагревании в слабокислой среде креатина в креатинин увеличивается количество креатинина за счет уменьшений креатина.
Наибольшие количественные и качественные изменения мясопродуктов при варке происходят главным образом в результате выделения воды, при этом потери массы достигают 25-40% и находятся в зависимости от температуры и продолжительности процесса.
Потери массы при варке мяса характеризуются данными (табл.4).

Таблица№4

При варке наиболее существенным изменением является резкое уменьшение влагоудерживающей способности, отражающей денатурацию белков саркоплазмы и миофибрилл.
При варке мяса в кипящей воде наибольшие изменения наблюдаются в первые 30 мин. В течение этого времени извлекается большая часть белков, экстрактивных и минеральных веществ. Потери массы при варке находятся в обратной зависимости от размера куска мяса.
При варке окороков, которая продолжается 4—6 ч, потери достигают 18—20%, а при варке кусков свинины массой 0,4—0,5 кг — 30-35%.
Условия при варке колбасы отличаются большим своеобразием, в связи с тем что мясо претерпело физико-химические изменения в процессе посола и обжарки, и, кроме того, фарш представляет собой смесь, состоящую из: говядины, свинины, шпика, в которую добавлено значительное количество воды, а в отдельные виды некоторое количество муки, фосфата и других добавок.
Благодаря изменениям, которые происходят в натуральной оболочке в процессе обжарки, она становится менее влагонроницаемой. Вследствие этого и коагуляции белков в поверхностном слое батона потери при варке колбас, подвергнутых обжарке, ничтожны по сравнению с потерями мяса при варке в воде даже большими кусками.
При варке колбас во влажном воздухе наблюдалось даже некоторое увеличение массы по сравнению с массой после обжарки.