Влияние низких температур на клетки и ткани пищевого сырья

При холодильной обработке и хранении пищевого сырья и продуктов происходят сложные процессы, приводящие к различным изменениям исходного качества сырья. Характер и специфика этих процессов во многом определяются биологическими особенностями объекта.

Проведены обширные исследования по выявлению действия низкой температуры на клетки и ткани различных объектов растительного и животного происхождения. Установлено, что быстрое понижение температуры до 0 °С является вредным и даже смертельным для многих живых клеток, тогда как медленное охлаждение в том же интервале температур не оказывает на них существенного влияния.

При быстром понижении температуры в живых клетках наблюдается глубокое нарушение обмена веществ, возникает так называемый температурный шок. Это явление объясняется нарушением динамического равновесия биохимических процессов в результате того, что степень снижения ферментативной активности при понижении температуры для различных ферментов неодинакова. Поэтому в клетках накапливаются не свойственные им, часто токсичные, продукты обмена. Если это происходит быстро, то, как правило, биологический объект погибает. При постепенном понижении температуры возможна его адаптация к изменившимся условиям и сохранение жизнеспособности.

Долгое время считалось, что основной причиной повреждения клеток при замораживании является механическое воздействие на них кристаллов льда. С этой точки зрения образование крупных кристаллов льда при медленном замораживании более вредно, чем образование мелких кристаллов при быстром или сверхбыстром замораживании, когда вода затвердевает в аморфном состоянии.

В настоящее время механическое воздействие не считается основной причиной повреждения клеток, но наличие в результате замораживания определенных нарушений в макроструктуре клеток доказано. В случае образования в межклеточных пространствах крупных кристаллов льда наблюдаются деформация и обезвоживание клеток, повреждение протоплазмы и денатурация протоплазматических белков.

Основным фактором, способствующим повреждению клеток и тканей, является повышение концентрации электролитов в незамерзшей клеточной жидкости при ее обезвоживании в процессе льдообразования. При этом наблюдается сдвиг рН среды в кислую сторону на 1,5—2 ед. Происходит миграция влаги из микробной клетки во внешнюю среду и ее обезвоживание.

Это объясняется изменением солевого состава тканевого сока из-за различной растворимости его солей в воде. К повышению концентрации солей особенно чувствительны липопротеиды, из которых в основном состоят мембранные системы клеток. Избыток кальция в клеточной жидкости может привести к необратимой контрактуре мышц при замораживании, что еще более усугубляет последствия денатурации липопротеидов в мембранных оболочках. Повреждающее действие концентрированных солевых растворов проявляется также в растворении липопротеидов. При повышении концентрации солевых растворов в клетках и тканях возрастает осмотическое давление, что приводит к термическому шоку.

При замораживании скорость биохимических процессов в тканях сырья уменьшается не только в результате снижения температуры продукта, но и благодаря фазовым изменениям, превращению воды в лед. При этом движение молекул замедляется и снижается их реакционная способность, а при температуре несколько ниже криоскопической температурный коэффициент резко возрастает.

В то же время существует ряд процессов, имеющих при замораживании отрицательный температурный коэффициент, т.е. с понижением температуры скорость процесса увеличивается. Таким физико-химическим процессом в пределах температур между криоскопической и –5… -10^оС является денатурация белковых веществ.

В замороженных продуктах ферментативный гидролиз белка приостанавливается при температуре минус 18… минус 20^оС, гидролиз и окисление липидов полностью не прекращается даже при температуре минус 40^оС. Считают, что данные процессы затормаживаются лишь при температуре ниже криогидратной (-65^оС).

Поскольку порча пищевого сырья и приготовленных из них продуктов обусловлена главным образом неблагожелательным воздействием микроорганизмов и химических реакций, то снижение температуры позволяет дольше сохранять качество этих продуктов.

Дата добавления: 2013-12-12