POLITECHNIKA GDAŃSKA. WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAśANIA SEMINARIUM Temat: Denaturacja białek oraz przemiany tłuszczów i węglowodanów jako typowe przemiany chemiczne i biochemiczne zachodzące w Ŝywności mroŝonej Katarzyna Asińska SUChiK

2 1. Czynniki wpływające na trwałość i jakość przechowywanych produktów: - Temperatura śaden zamroŝony produkt przechowywany w odpowiednio niskiej temp.nie traci gwałtownie swych naturalnych właściwości Wahania temperatury nie powinny wynosić więcej niŝ ±1ºC - Wilgotność względna i bezwzględna W temperaturach zbliŝonych do 0 C wilgotność jest waŝnym elementem, od którego zaleŝy przebieg wielu istotnych zmian w produktach, między innymi dynamika procesów mikrobiologicznych - Obieg powietrza Ma zadanie pomocnicze zapewnia równomierny rozkład temp. w obrębie klimatyzowanego pomieszczenia - Wentylacja i wymiana powietrza moŝe być naturalna przez otwieranie drzwi sztuczna za pomocą wentylatora wyciągowego - Bezwonność powietrza Substancje zapachowe oddziałują na smak przechowywanych razem produktów. Powietrze w komorach oczyszcza się przez wymianę lub przez stosowanie filtrów z węgla aktywowanego. 2. Zmiany cech produktów podczas zamraŝania i przechowywania: ZMIANY CHEMICZNE: - Denaturacja białek - Utlenienie i hydroliza tłuszczów - Zmiany węglowodanów - Straty witamin - Zmiany barwy walorów smakowo-zapachowych ZMIANY BIOCHEMICZNE - Zmiany enzymatyczne i mikrobiologiczne ZMIANY FIZYCZNE - Ubytki wagowe - Rekrystalizacja 3. DENATURACJA BIAŁEK Denaturacja białka polega ogólnie na takiej zmianie jego budowy przestrzennej, która powoduje zanik aktywności biologicznej (tj. np. aktywności enzymu białkowego). Czynniki wywołujące denaturację, powodują na ogół rozerwanie słabych oddziaływań, utrzymujacych struktury wyŝszych rzędów (np. rozerwanie mostków dwusiarczkowych, zniesienie oddziaływań wodorowych, itp.) Wiele róŝnych substancji działa na białka denaturująco. Wśród nich są kwasy, zasady, alkohol,stęŝone roztwory mocznika, temperatura. W wiekszości wypadków denaturacja białek jest procesem nieodwracalnym

3 Procesom denaturacyjnym ulegają, w stanie zamroŝonym, białka mięsa, ryb i drobiu. Zmiany denaturacyjne wywołane działaniem niskich temperatur uzewnętrzniają się przede wszystkim zmianami strukturalnymi tkanek. Pierwszym widocznym przejawem denaturacji białek jest obniŝenie zdolności wiązania wody. Białka, które uległy denaturacji, o wiele łatwiej ulegają- oddziaływaniu enzymów proteolitycznych, zarówno własnych tkankowych, jak i enzymów drobnoustrojów, ulegając hydrolitycznemu rozkładowi, tzw. degradacji. Rozkład ten jest wielostopniowy i przebiega w duŝym uproszczeniu wg schematu: białka -> albumozy i peptony -> polipeptydy > aminokwasy. Stosunkowo odporne na zmiany denaturacyjne są albuminy. W wielu przypadkach mają one zdolność do powracania do pierwotnej struktury nawet po działaniu tak drastycznymi czynnikami denaturującymi, jak przemieszczanie się i zamroŝenie wody w strukturze tkankowej. Natomiast szczególnie mało odporne na zmiany mroŝeniowe są lipoproteidy. Denaturacja mroŝeniowa w mięśniach drobiu wywołuje podczas przechowywania spadek rozpuszczalności fibrylarnych (włókienkowych) białek mięśniowych, nieznaczne zmiany rozpuszczalności sarkoplazmy (globularne - kuliste) oraz zmniejszenie się ilości wolnych grup sulfhydrylowych. Szybkie zamraŝanie drobiu i przechowywanie w temperaturze 28 C chroni go przed istotnymi zmianami. Na denaturację mroŝeniową mięśni ryb ma wpływ obecność nienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych. JuŜ mg nadtlenku kwasu tłuszczowego wystarcza do zdenaturowania całej ilości miozyny zawartej w 100 g mięśni dorsza. Ponadto pod wpływem utleniania ulegają uszkodzeniu aminokwasy wchodzące w skład białka. Zmiany denaturacyjne pod wpływem wolnych nienasyconych kwasów tłuszczowych w mięśniach zwierząt stałocieplnych przebiegają znacznie wolniej niŝ w mięśniach ryb. Zmiany denaturacyjne białek, oprócz wspomnianych juŝ konsekwencji, prowadzą do samorzutnej utraty soku komórek mięśniowych po rozmroŝeniu. Ubytek ten wynosi od kilku do kilkunastu procent masy produktu. Główne objawy zewnętrzne denaturacji produktów są: - obniŝenie zdolności wiązania wody (są wynikiem denaturacji białek globularnych) - zwiększenie wycieku rozmraŝalniczego - pogorszenie konsystencji i innych cech sensorycznych (są wynikiem denaturacji białek fibrylarnych) - spadek rozpuszczalności - pęcznienie

4 Do czynników zmniejszających zmiany denaturacyjne białek mięśniowych naleŝą przede wszystkim: - dostatecznie duŝa prędkość zamraŝania - przechowywanie w 30 C, w warunkach maksymalnie ograniczających straty wilgoci i dostęp tlenu - dodatek tokoferoli, który ogranicza spadek rozpuszczalności białek pod wpływem kwasu linolenowego - dodatek glicerolu 4. UTLENIANIE I HYDROLIZA TŁUSZCZÓW Zmiany smakowe powodowane przez tłuszcze są konsekwencją ich enzymatycznych i chemicznych przemian, w wyniku czego powstają nadtlenki, ketony, aldehydy, wolne kwasy tłuszczowe o krótszych łańcuchach węglowych, hydroksykwasy, a w przypadku fosfolipidów tlenek trimetyloaminy, tworzący w wyniku dalszych przemian nie znane bliŝej produkty o zapachu i smaku tranowym. Do szczególnie nietrwałych ze względu na stosunkowo duŝą zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych naleŝą tłuszcze rybne. Szczególnie w czasie przechowywania w stanie zamroŝonym ( 18 C i niŝej) ryb chudych kwasy tłuszczowe ulegają uwolnieniu w wyniku hydrolizy enzymatycznej. 5. UTLENIANIE Utlenianie tłuszczów wywołane działaniem enzymów z grupy lipaz oraz głównie tlenu atmosferycznego ma charakter reakcji łańcuchowych, inicjowanych samorzutnie (tzw. samoutlenianie). Tłuszcze o duŝej zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych utleniają się znacznie szybciej stąd mała trwałość przechowalnicza olejów, tłustych, ale i chudych ryb (wpływ hematyny), drobiu itp. Początkowe stadium przemian, tzw. okres indukcyjny, przebiega stosunkowo powoli, dopiero później dynamika procesów silnie wzrasta. Intensywność procesów utleniania tłuszczów zaleŝy nie tylko od rodzaju mroŝonego produktu (gatunku mięsa, ryb, drobiu itp.), ale równieŝ od procesów technologicznych poprzedzających zamraŝanie. Intensyfikuje te procesy rozdrobnienie surowca, dodatek soli, a przede wszystkim przechowywanie w warunkach swobodnego dostępu tlenu (brak opakowania, duŝa powierzchnia kontaktu z tlenem atmosferycznym). Szczególnie te ostatnie warunki prowadzą do przemian określanych jako tzw. jełczenie ketonowe nasyconych kwasów tłuszczowych. Charakteryzuje się ono powstawaniem związków o silnym zapachu. Procesy JEŁCZENIA mają miejsce w czasie przechowywania zamraŝalniczego: - niepasteryzowanej zamroŝonej masy jajowej w opakowaniach mało gazoszczelnych - tłustych całych ryb, - drobiu, - mózgu, - krwi - jaj Zmiany te występują przede wszystkim w zamroŝonych kurczętach i są przyczyną strat fosfolipidów oraz wzrostu ilości wolnych kwasów tłuszczowych.

5 6. HYDROLIZA Hydrolityczne rozszczepianie triglicerydów występuje w bardzo szerokim zakresie temperatury, a więc i w czasie przechowywania w temperaturze poniŝej 18 C. Hydroliza mikrobiologiczna i enzymatyczna triglicerydów przebiega znacznie intensywniej niŝ proces czysto chemiczny. Ilustracją wpływu obniŝenia temperatury na zwolnienie tempa hydrolizy tłuszczów i powstawania wolnych kwasów tłuszczowych są dane doświadczalne, z których wynika, Ŝe identyczny przyrost wolnych kwasów tłuszczowych w rybach następuje w temperaturze: * 14 C po 28 dniach, * 22 C po 250 dniach, * 29 C,po ok dniach. Rys. Rozkład tri glicerydów i powstawanie wolnych kwasów tłuszczowych w lipidach tkanki mroŝonego dorsza: 1) temp. -14 C, 2) temp. -22 C, 3) temp. -29 C Środki przeciw utlenianiu i hydrolizie tłuszczów: - związki o działaniu antyutleniającym, jak np. butylohydroksyanizole (BHA), - estry propylowe kwasu galusowego (PG), - tokoferole, - kwas askorbinowy - oraz w przypadku ryb glicerol. Bardzo silnie inhibitująco działają przyprawy. Zmielone przyprawy ziołowe dodane do farszu mięsa śledzia, składowanego później w temperaturze 20 C przez 3 miesiące, zapobiegały utlenianiu. NajwyŜszą aktywność przeciwutleniającą wśród przebadanych przypraw wykazały: czosnek, pieprz ziołowy, pieprz czarny, jałowiec i kminek. Przyprawy te działały równieŝ silnie hamująco na proces hydrolitycznego rozpadu tłuszczu.

6 7. ZMIANY WĘGLOWODANÓW Węglowodany stanowią główny składnik produktów roślinnych, które zamraŝane szybko i zaraz po zbiorze (bez obróbki kulinarnej), są stosunkowo najmniej naraŝone na zmiany w czasie zamraŝania i przechowywania. Do bogatych w węglowodany naleŝą produkty ziemniaczane, zupy i dania gotowe z dodatkiem nasion roślin strączkowych, sosy, ciasta nadziewane, galaretki, mroŝone warzywa i mieszanki warzywne, niektóre owoce (truskawki, śliwy, maliny, czarna porzeczka). Wiele z tych produktów wykazuje jednak po rozmroŝeniu nieodwracalne zmiany, do których najczęściej zaliczamy: - agregację wielkocząsteczkowych wielocukrów, - nierównomierność lub mączystość konsystencji, - chropowatość powierzchni, - niekorzystne zmiany struktury, - synerezę, - zmiany natury fermentacyjnej - reakcje nieenzymatycznego brunatnienia typu Maillarda WymroŜenie czystej wody zmienia stęŝenie rozpuszczonych substancji i powoduje wiele innych zmian, współdecydujących o stopniu aktywności enzymów w zamroŝonych produktach węglowodanowych. W produktach nieblanszowanych w zakresie temperatury 12-: 16 C zachodzą jeszcze dość intensywne procesy fermentacyjne rozkładu sacharozy na mieszaninę glukozy i fruktozy pod wpływem inwertazy. Aktywność inwertazy ulega całkowitemu zahamowaniu dopiero w temperaturze - 40 C. W temperaturach niedostatecznie niskich w przechowywanych mroŝonkach wskutek działania zymazy mogą gromadzić się wolne produkty fermentacji, jak alkohol i aldehyd acetylowy. Nadają one owocom specyficzny posmak.

7 Stąd wymagania krajowe przewidują przechowywanie zamroŝonych owoców z cukrem w temperaturze nie wyŝszej niŝ 25 C. 8. Podsumowanie. Jakość mroŝonych produktów zaleŝy od technologii jej przygotowania, przebiegu procesu mroŝenia, a takŝe innych czynników. Aby zabezpieczyć mroŝone produktu przed wpływem zmian chemicznych naleŝy stosować: - dostatecznie duŝą szybkość zamraŝania do temperatury wewnętrznej zbliŝonej do temperatury przechowywania, - przechowywanie w temperaturze ok. -30 C, w warunkach zabezpieczających przed stratami wilgoci i dostępem tlenu, - opakowania próŝniowe - obróbkę produktu poprzedzająca zamraŝanie (wykorzystanie substancji zmniejszających denaturację dla białek i przeciwutleniających dla tłuszczów)