Именение структурно-механических свойств эмульсий при нагреве. Влияние варки на органолептические показатели колбас.

Варка

Варка - процесс нагрева эмульгированных мясопродуктов в среде насыщенного пара, горячим воздухом или в воде с целью доведения их до состояния кулинарной готовности, завершения формирования органолептических характеристик, повышения стабильности при хранении.

В связи с тем, что количественно вода преобладает в составе эмульгированных мясопродуктов, варка классифицируется как влажный нагрев и сопровождается рядом наиболее характерных физико-химических изменений, главными из которых являются:

- тепловая денатурация растворимых белковых веществ;

- сваривание и дезагрегация коллагена;

- изменение состояния и свойств жиров;

- изменение структурно-механических свойств;

- изменение органолептических показателей.

- гибель вегетативных форм микроорганизмов. Совокупность вышеуказанных процессов предопределяет качество готовой продукции.

Коротко остановимся на рассмотрении каждого из них.

Тепловая денатурация растворимых белков, входящих в состав мышечной ткани, сопровождается изменениями размеров, формы и свойств каждой индивидуальной молекулы, модификацией характера взаимодействия их как между собой, так и с молекулами других веществ мясных эмульсий. При нагреве миозина до 45°С резко снижается его растворимость, у актина и актомиозина это происходит при температуре 50-55°С, миоглобин и гемоглобин денатурируют при 60-70°С, белки саркоплазмы - при 50-54°С. В основном процесс денатурации большей части мышечных белков завершается при температурах 68-70°С, а при 80°С мышечные белки денатурируют практически полностью. (Рис. 100).

Температура денатурации основных белков мяса

Рис. 100

В результате термоденатурации изменяется растворимость, степень гидратации и уровень эмульгирующей способности белков, их состояние, характер связей. Происходит трансформация структурной матрицы мясной эмульсии, изменяется соотношение гидрофильных и гидрофобных групп, образуется фиксированный трехмерный белковый структурированный каркас с выраженными упруго-эластичными свойствами.

Глубина развития денатурационно-коагуляционных процессов и, следовательно, уровень изменения первоначальных свойств мясных эмульсий, зависящие в первую очередь от температуры и продолжительности нагрева, оказывают существенное влияние на органолептические и технологические показатели, биологическую ценность и другие характеристики готовых изделий.

При воздействии высоких температур в течение короткого интервала времени (высокоинтенсивный нагрев) комплекс разнородных белков в мясной системе денатурирует быстро, в результате чего образующаяся белковая матрица может потерять прочность, проявлять резкую усадку, вышпрецовывать влагу. По этой причине, а также вследствие интенсивного испарения, готовое изделие будет иметь неудовлетворительные органолептические показатели, низкие сочность и выход.

Влияние скорости нагрева на состав и свойства мясных эмульсий

При медленном нагреве денатурация белковых фракций носит характер последовательного нарастания, функциональные группы белков постепенно и более активно участвуют в построении вторичного структурированного каркаса эмульсии, что сопровождается меньшей усадкой системы и минимальными потерями воды. Мягкие режимы термообработки (при температуре греющей среды 75-80°С) обеспечивают получение более высоких выходов, улучшают нежность и сочность продукции.

Однако, применение мягких режимов нагрева в производственных условиях приводит к необходимости удлинения технологического процесса.

Поэтому в зарубежной и передовой отечественной практике в колбасном производстве используют ступенчатые режимы термообработки, один из вариантов которых представляет собой:

- 1 стадия - кратковременный высокотемпературный (температура около 100°С) нагрев в течение периода, достаточного для прогрева батонов с образованием поверхностного денатурированного слоя с низкой водопроницаемостью;

- 2 стадия - нагрев при умеренных (60°С) температурах, обеспечивающий медленную коагуляцию миофибриллярных белков, перераспределение температуры по объему;

- 3 стадия - нагрев мясной эмульсии при 80°С для завершения процесса коагуляции саркоплазматических белков, белков стромы, доведения продукта до состояния кулинарной готовности, уничтожения вегетативной микрофлоры.

Ступенчатые режимы термообработки позволяют обеспечить лучшее связывание и распределение влаги по объему продукта, улучшить его качественные характеристики, сократить общую продолжительность процесса.

Применительно к варке соленых изделий из свинины ступенчатый режим нагрева заключается в медленном постепенном повышении температуры греющей среды, причем температурный градиент между средой и продуктом составляет всего 5-10°С.

Осуществление термообработки в мягких условиях снижает тепловой шок у белковых веществ, уменьшает величину потерь массы, улучшает качество продукции, - однако, требует более длительного периода нагрева.

Выбор конечной температуры нагрева эмульгированных мясных изделий (68-70°С в центре продукта) обусловлен двумя причинами:

1) необходимостью перевода большей части мышечных белков в денатурированное состояние, а также достижением требуемого уровня гидролиза (20-45%) коллагена соединительной ткани, находящегося в продукте, и таким образом доведение продукта до состояния кулинарной готовности;

2) обеспечить санитарно-гигиеническую безопасность изделия и повысить его стабильность при хранении в результате уничтожения вегетативных форм микроорганизмов.

Так как эффект теплового воздействия является величиной интегральной и зависит как от температуры, так и от продолжительности нагрева, выбор параметров процесса с гарантированным достижением состояния кулинарной готовности и снижения уровня микробиологической обсемененности, является ответственной задачей.

Существуют различные критерии оценки степени завершенности требуемых процессов (определение количественного содержания кислой фосфатазы, микроструктурные и микробиологические методы контроля). Не останавливаясь на их рассмотрении, считаем целесообразным привести рекомендуемые фирмой Альфа-Лаваль для практического использования параметры процесса варки эмульгированных мясопродуктов на заключительной стадии термообработки: после достижения в центре продукта требуемой температуры, его следует выдержать определенный период времени (при 68°С - 15 минут; при 70°С - 8 минут) для гарантированного получения необходимого эффекта.

Сваривание и дезагрегация коллагена - основного белка соединительной ткани.

При нагреве в воде до 58-62°С коллаген сваривается, что сопровождается ослаблением и разрывом водородных связей, разрыхлением структуры волокон, уменьшением их длины на 60%.

При продолжении теплового воздействия сваренный коллаген дезагрегирует с образованием - в начале -глютина и затем - желатоз. Чем выше температура, больше степень измельчения и продолжительнее нагрев, тем больше образуется низкомолекулярных продуктов дезагрегации коллагена и глубже выраженность изменений его состояния.

Полный гидролиз коллагена происходит при его нагреве в течение 3 часов при температуре 120°С.

Трансформация коллагена при тепловой обработке играет положительную роль, т.к. он становится способным после охлаждения образовывать желе - тонкий трехмерный каркас, включающий в ячейки воду с растворенными в ней низкомолекулярными веществами.

Сваренный коллаген лучше усваивается в организме, увеличивает величину водосвязывающей способности, повышает нежность и выход, играет существенную роль в структурообразовании готовых эмульгированных мясопродуктов.

Изменения жиров в процессе нагрева сопряжены с их плавлением, коалесценцией, эмульгированием и развитием гидролитических и окислительных процессов, сущность которых была нами рассмотрена в главе 1.3.

Влияние варки на микрофлору. Термообработка мясных систем должна обеспечивать отмирание либо резкое сокращение количества вегетативной микрофлоры. (Рис. 101). При нагреве до 70°С в течение 5-10 минут погибает большая часть вегетативных форм микроорганизмов. Однако, в продукте остаются термоустойчивые формы, некоторые из которых способны развиваться при температуре 80°С. Поэтому нагрев мясопродуктов до температуры 100°С не вызывает их полного уничтожения.

Рис. 101.

К воздействию высоких температур устойчивы споровые формы микробов. Таким образом в результате нагрева эмульгированных мясопродуктов до температуры 68-70°С отмирает до 99% начального количества микроорганизмов, причем оставшаяся микрофлора на 90% представлена споровыми формами. Уровень остаточной микрофлоры по окончании термообработки главным образом зависит от степени начальной микробиологической загрязненности сырья и материалов, используемых при производстве мясопродуктов. Для эмульгированных колбас микробное число не должно превышать 10 микробных клеток; наличие сальмонелл, кишечной палочки и сульфатредуцирующих клостридий не допускается.

Изменение структурно-механических свойств и технологических показателей. В результате воздействия нагрева на мясную эмульсию и развития денатура-ционнокоагуляционных процессов, в готовом продукте образуется прочный трехмерный каркас, пронизанный сетью микро- и макрокапилляров, заполненных водой, фрагментами структурных элементов мяса, продуктами гидролиза коллагена и диспергированного жира. Мясная эмульсия приобретает выраженные упруго-эластично-пластичные свойства, нежную консистенцию, сочность.

Выраженность этих свойств зависит от степени дисперсности сырья, количества и вида белка, соотношения жир:белок:вода в системе, величины рН, наличия солей, температуры и продолжительности термообработки, интенсивности нагрева.

Медленный нагрев является предпочтительным, т.к. по сравнению с интенсивной термообработкой, снижает степень усадки, повышает величину водосвязывающей способности, выход готовой продукции, его нежность. При варке мясных эмульсий, приготовленных из парного сырья, уровень потерь влаги минимален.

Изменение органолептических показателей и, в первую очередь, вкуса и запаха при нагреве связано с распадом белков и других высоко- и низкомолекулярных веществ и образованием экстрактивных веществ.

Основная роль в формировании запаха мяса принадлежит глютаминовой кислоте, глютамину, инозиновой кислоте, креатину и креатинину; из серосодержащих аминокислот образуются меркаптаны, метил-сульфид, сероводород; из метионина - метионалы; из треонина - альфа-кетомасляная кислота. Большая часть этих соединений обладает выраженным мясным запахом.