Физико-химические свойства мяса и мясопродуктов

Водосвязывающая способность. Водосвязывающая способность мяса определяет его свойства на различных стадиях технологической обработки и влияет на водоудерживающую способность готовых мясопродуктов, их качество и выход. Поскольку преобладающими компонентами мяса являются мышечная и соединительная ткани, их водосвязывающая способность имеет наибольшее значение.

Форма и прочность связи воды (влаги) с мясом различны. Существует адсорбционная, осмотическая и капиллярная влага.

Адсорбционная влага – наиболее прочно связанная часть воды, которая удерживается за счет сил адсорбции, главным образом белками. Диполи воды фиксируются гидрофильными центрами белков. Число заряженных групп белка зависит от ряда факторов и может меняться вплоть до нуля (в изоэлектрической точке). Водосвязывающая способность белков тем выше, чем больше интервал между рН среды и изоэлектрической точкой. Так, если животное перед убоем было подвергнуто стрессу, то автолитические и гликолитические процессы в мясе животных усиливаются, а рН резко сдвигается в кислую сторону, то есть приближается к изоэлектрической точке. Такое мясо теряет много сока, а также обладает пониженной гидратацией. Туша становится особенно водянистой при рН 5,2−5,5.

Степень ионизации белков в определенной степени связана с температурой, с повышением которой (до значения температуры денатурации) усиливается тепловое движение диполей воды и уменьшается общая толщина адсорбционного слоя.

Осмотическая влага – удерживается в неразрушенных клетках за счет разности осмотического давления по обе стороны клеточных оболочек (полупроницаемых мембран) и внутриклеточных мембран. В межклеточных пространствах, как и в тканях с неклеточной структурой, роль полупроницаемой перегородки выполняет каркас белковых гелей, в ячейках которого удерживается вода. Кроме того, более высокий градиент осмотического давления и увеличение количества осмотически связанной воды возникают в результате концентрирования ионов электролитов вблизи полярных групп белка. Осмотическая влага удерживается в мясе тем больше, чем меньше разрушение полупроницаемых мембран или структурных элементов, выполняющих их роль. Она частично выходит из мяса при погружении его в раствор с более высоким осмотическим давлением (посол) и при тепловой денатурации белков. Количество осмотической влаги влияет на упругость тканей.

Капиллярная влага заполняет поры и капилляры мяса и фарша. Ее количество зависит от степени капиллярности материала. В мясе роль капилляров выполняют кровеносные и лимфатические сосуды. Капиллярная влага влияет на объем и сочность продукта: чем выше капиллярное давление, тем прочнее капиллярная влага связана с материалом. Капиллярное давление, в свою очередь, определяется размером капилляров: чем меньше диаметр капилляра (микрокапилляра), тем оно выше и тем прочнее удерживается вода.

В технологической практике влагу по форме ее связи с мясом упрощенно делят на прочносвязанную, слабосвязанную полезную и слабосвязанную избыточную. Прочносвязанная влага – это в основном адсорбционная, а также влага микрокапилляров и часть осмотической влаги. Слабосвязанная полезная влага размягчает (пластифицирует) продукт, создавая благоприятную консистенцию, и способствует усвоению пищи. Слабосвязанная избыточная влага может отделяться в процессе технологической обработки в виде бульона при варке колбас или при размораживании.

При изготовлении колбас прочносвязанная влага должна составлять примерно 1/3 всей жидкости. В случае изготовления колбасы из длительно хранившегося мороженого мяса часть влаги оказывается в виде слабосвязанной избыточной и консистенция продукта хуже, происходит отделение бульона и уменьшается выход продукта. Если прочносвязанной влаги более 1/3, то продукт получается чрезвычайно твердым. Чем больше количество прочносвязанной влаги, тем меньше ее испарение. При сушке желательно, чтобы прочносвязанной влаги было меньше. Влиять на количество влаги той или иной формы связи можно, изменяя рН и значение изоэлектрической точки.

Активность воды. Этот показатель позволяет установить взаимосвязь между состоянием слабосвязанной влаги в продукте и возможностью развития в нем микроорганизмов. Из общего количества воды, содержащегося в пищевом продукте, микроорганизмы для своей жизнедеятельности могут использовать для своей жизнедеятельности лишь определенную «активную» часть. Активность воды влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, на биохимические, физико-химические реакции и процессы, протекающие в продукте. От ее величины зависят сроки хранения мяса и мясопродуктов, стабильность мясных консервов, формирование цвета и запаха, а также потери в процессе термообработки и хранения. Продукты с пониженным содержанием влаги менее подвержены микробиологической порче и нежелательным физико-химическим изменениям.

При добавлении растворимых веществ, таких, как соль, сахар, белковые ингредиенты, усиливается связь влаги в пищевом продукте. При удалении влаги высушиванием, превращении воды в лед в процессе замораживания также уменьшается количество слабосвязанной влаги. Повышение осмотического давления снижает парциальное давление водяного пара, и активность воды уменьшается. На этих эффектах основаны традиционные способы консервирования продуктов.

Для каждого вида микроорганизмов существуют максимальное, минимальное и оптимальное значения активности воды. Отклонение значения активности воды от оптимального приводит к торможению процессов жизнедеятельности микроорганизмов.

Структурно-механические свойства. Структурно-механические, или реологические, свойства характеризуют поведение мяса и мясных продуктов в условиях напряженного состояния. Основными показателями при приложении силы являются напряжение, величина и скорость деформации. В зависимости от характера приложенных усилий эти свойства делят на сдвиговые, компрессионные и поверхностные на границе раздела с другим материалом.

К сдвиговым реологическим свойствам относятся предельное напряжение сдвига, вязкость эффективная и пластическая, период релаксации. С их помощью рассчитывают течение продуктов в трубах, рабочих органов машин и аппаратов, по ним можно судить о качестве продукта и степени его обработки.

К компрессионным, или объемным, свойствам относятся модуль упругости, период релаксации деформации при постоянном напряжении и относительная деформация. Эти параметры необходимы для расчетов процессов шприцевания, формования, дозирования и течения по трубопроводам пластично-вязких продуктов.

Поверхностные свойства – адгезия, коэффициент внешнего трения и др. Поверхностные характеристики необходимы для выбора и разработки новых материалов для аппаратов, тары, трубопроводов и другого оборудования, поверхности которых должны обладать малой адгезией и минимальным сопротивлением движению продукта.