Пигменты мяса и их превращение при технологической обработке

Одной из главных задач пищевой и перерабатывающей промышленности является стабильное производство продуктов высокого качества. Особую актуальность оно приобретает в наше время, когда конкурентоспособность продукции является главной целью производителей. Качество мясных продуктов непосредственно зависит не только от уровня техники и технологии, а прежде всего от свойств и состояния сырья, которое составляет до 80 % себестоимости готовой продукции.

Обеспечение мясоперерабатывающей промышленности животноводческим сырьём приобретает особенную остроту вследствие резкого сокращения поголовья скота и свиней, нестабильности их весовых кондиций, а также ухудшения качества мясного сырья, что усложняет его переработку. Рост количества мясоперерабатывающих предприятий и цехов, увеличение потребления мяса и мясных изделий ставит на первый план качество продукции.

При определении качества необходимо исходить из того, что мясо и мясные изделия прежде всего являются пищевыми продуктами. Поэтому первым и главнейшим признаком качества является их соответствие этому назначению. На второе место необходимо поставить совокупность факторов, определяющих их пищевую ценность, а на третье - совокупность факторов, связанных с приданием им в процессе производства определенных товарных особенностей.

Понятие третьего признака качества «Товарные особенности» включает в себя совокупность факторов, которые определяют соответствие продукта технологическим требованиям, заложенным в нормативных документах (ДЕСТы, ГОСТы, ТУ, технологические инструкции). Они зависят от качества технологической обработки и гарантируются потребителю руководителями и специалистами технологами, товароведами и мастерами.

В настоящее время на мясоперерабатывающих предприятиях России пищевые красители стали неотъемлемым ингредиентом рецептур практически всех видов мясных изделий.

1. Пигменты мяса и их влияние на его цвет

Естественная окраска мяса обусловлена наличием в мышечной ткани пигмента миоглобина - хромопротеина, состоящего из белкового компонента (глобина) и простетической группы (гема), и составляющей около 90% общего количества пигментов мяса. 10% представлено гемоглобином крови - белке крови (эритроцитов).

Гем - пигментная группы, содержащая атом двухвалентного железа (этот пигмент очень хороший источник железа, необходимого человеческому организму) и присоединенной белковой части. Когда к атому железа присоединена молекула кислорода, миоглобин имеет ярко-красный цвет (оксимиоглобином- двухвалентное железо), а когда он отдает кислород, становится темно-пурпурным. Если же атом железа окислить до трехвалентного, то миоглобин приобретает цвет от зеленовато-серого до коричнево-серого цвета (метмиоглобин).

Все эти соединения имеют сложное строение и содержат атомы железа в степенях окисления +II и +III. При варке и обжаривании миоглобин и метмиоглобин переходят в глобингемихромоген коричневого цвета. Именно железо гема гемоглобина ответственно за формирование различного оттенка поверхности мяса в зависимости от внешних условий (свет, воздух, время выдержки, изменения температуры).

Все эти три вида миоглобина присутствуют в сыром мясе. Их пропорции зависят от наличия кислорода и активности различных ферментов, кислотности, температуры и т.п. Поэтому ярко-красное свежее мясо на воздухе под действием кислорода темнеет («заветривается»), а завернутое в полиэтилен, при отсутствии кислорода, приобретает неаппетитный синеватый оттенок (впрочем, этот процесс обратим - если развернуть кусок мяса и дать ему полежать на воздухе несколько минут, оно краснеет). Основы современных технологий переработки мяса. - М.,1994.

Мышцы состоят из двух типов волокон - белых и красных (соотношение между ними зависит от задач мышц). Красные волокна получают энергию в основном за счет окисления глюкозы и содержат много миоглобина - связывающего кислород белка, по строению и функциям похожего на гемоглобин крови.

Белые мышечные волокна - быстрые, предназначенные для «спринтерских» движений (например, куриные грудные мышцы) - содержат меньше миоглобина, но больше ферментов, обеспечивающих анаэробное окисление глюкозы - гликолиз. При этом в мышцах накапливается молочная кислота, что ограничивает их выносливость, поэтому для долгой работы эти волокна не подходят.

На цвет мяса влияют и содержащие атомы железа пигменты - цитохромы. Чем лучше натренированы мышцы, тем больше требуется кислорода, тем выше содержание миоглобина и цитохромов и тем темнее их цвет. Кроме того, быстрые мышечные волокна больше нуждаются в кислороде - соответственно, в них больше капилляров, из-за чего красные мышцы выглядят еще темнее.

Мясо молодняка - светло-красное с почти белым жиром, его обработка не создает для повара никаких проблем.

Мясо взрослых животных сочное, красного цвета; готовить из него аппетитные кушанья сможет практически любой кулинар.

Мясо старых животных - темно-красное, причем жир - желтого цвета; чтобы успешно приготовить из него еду, требуется терпение и опыт.

Доброкачественное мясо дает прозрачный алый сок; если нажать на мясо пальцем, а потом отпустить, образовавшаяся ямка быстро выравнивается. На мороженом мясе прикосновение пальца оставит красное пятно, а если мясо замораживали повторно, такого пятна уже не будет, жир будет розового цвета, а сухожилия - ярко-красные. Размороженное мясо выделяет мясной сок, который наряду с цитоплазмой повреждённых дефростацией клеток, в большом количестве содержит остаточную кровь в капиллярах и тонких сосудах мяса после обескровливания.

Свежесть мяса можно определить и химическим способом (по кислотности мясного сока): свежий мясной сок окрашивает лакмусовую бумажку в красный цвет, среда кислотная, а сок несвежего мяса нейтральный или слабощелочной.

Цвет варёной колбасы должен быть таким же серо-коричневым, как у куска вареного мяса. Такой и получается домашняя колбаса без всяких добавок. Если же мы захотим добиться аппетитного светло-розового цвета домашней ветчины (копченой или соленой), колбас и прочих деликатесов, придется ввести добавку пищевой селитры - нитрата натрия. Она образует ярко-красные пигменты нитрозметметмиоглобин, нитрозилмиоглобин и нитрозилгемохромоген, которые, присутствуя в продукте в ничтожном количестве, придают ему приятный цвет.

Фарш будет иметь розовый или красный цвет, если нитрит натрия вносится в требуемой дозе непосредственно к мясу и бледно-розовый или серый - если нитрит натрия вносится в фарш в уменьшенной дозе или после внесения жира или жирного мяса.

Это объясняется тем, что внесенный нитрит натрия разлагается и взаимодействует с пигментами и восстанавливающими веществами мяса, что, в конечном итоге, приводит к образованию нитрозметмиоглобина, который окрашивает его в красный цвет. При недостающем количестве нитрита натрия получается менее интенсивная окраска.

Предварительное внесение в фарш жира или жирного мяса создает вокруг мышечной ткани жировую оболочку, которая препятствует его проникновению и взаимодействию. Таким образом получается серый или бледно-розовый цвет.

Фарш может иметь бледно-розовый или серый цвет и при изготовлении продукта из подмороженного мяса. В этом случае проникновению и взаимодействию нитрита натрия с пигментами мяса противостоят кристаллы льда и низкая температура.

Бледно-розовый цвет с коричневыми и зелеными пятнами можно получить при изготовлении фарша из мяса и жира с признаками порчи. В этом случае продукты разложения белков, жиров и жизнедеятельности микроорганизмов окисляют ферменты мяса. В связи с этим фарш приобретает коричневый или зеленоватый цвет.

Серый или бледно-розовый цвет может возникнуть и в случае изготовления фарша с значительным количеством немясных компонентов (крахмал, мука, соя, молоко, меланж и др.).

Серый цвет может быть и при недоваренном фарше. Это обусловлено неполным химическим преобразованием нитрита натрия.

Учитывая, что в говядине содержится значительно больше метмиоглобина, фарш из говяжьего мяса всегда будет интенсивнее окрашен.

Фарш, выдержанный на свету с доступом воздуха, через некоторое время приобретает серый цвет с коричневым оттенком. Это обусловлено окислением с образованием пигментов различного цвета. Несвежие мясопродукты нетрудно распознать по серо-зеленоватому цвету и по неприятному запаху. При долгом хранении в неподходящих условиях белки мяса разлагаются, выделяя сероводород, а он образует зеленый пигмент сульфмиоглобин.

Существует два принципиальных механизма порчи сырого красного мяса - это микробиологический рост и окисление красного оксимиоглобинового пигмента.

Когда красное мясо содержится в правильных температурных условиях, единственный и наиважнейший контролируемый параметр увеличения срока хранения продукта - уровень окисления оксимиоглобинового пигмента, его переход в коричневую окисленную форму - метмиоглобин.

Таким образом, достаточно высокое количество кислорода должно присутствовать в упаковке с мясом, для того чтобы сохранять красную пигментацию мяса на более длительный период. Высоко пигментированные сорта мяса, такие как оленина и кабанина, требуют более высокой концентрации кислорода.

2. Исследование зависимости доли внесения нитрита натрия от содержания пигментов в мясе птицы

Под действием тепла происходят реакции Мейларда Эти реакции названы в честь французского врача Луи Камилла Мейларда, открывшего и исследовавшего их в 1910 году., придающие мясу цвет и несомненно приятный аромат. При нагревании до 50⁰С мясо становится непрозрачным (миозин коагулирует), это изменяет его цвет с красного на розовый. При достижении 60⁰С красный миоглобин превращается в коричневый гемихром, и мясо меняет свой цвет на серо-коричневый. Все это происходит параллельно со свертыванием белков мышечных волокон, что дает возможность определить готовность мяса по цвету соков: слабо прожаренное мясо выделяет красные соки, среднепрожаренное - розовые, хорошо прожаренное - бесцветные (гемихром не выделяется в виде соков).

Однако даже хорошо прожаренное мясо может иметь привлекательный розовый цвет. Поскольку миоглобин разрушается при более высокой температуре, чем другие белки, при очень медленном нагревании остальные белки успевают разрушиться, а их фрагменты - прореагировать друг с другом. К тому времени, как будет достигнута критическая для миоглобина температура, остается не так уж много фрагментов, с которыми он может прореагировать (этот способ используется при медленном тушении).

Еще один способ получить розовый цвет - использовать угли или открытое пламя. Приготовленное таким способом мясо имеет серо-коричневую середину и розовую корочку толщиной 5-10 мм! Эффект достигается за счет реакции миоглобина с диоксидом азота (который в дальнейшем в мясе распадается и переходит в моноксид азота) или моноксидом углерода, которые образуются в процессе горения. Эти соединения при реакции с миоглобином образуют устойчивые формы, имеющие розовый цвет.

На первом этапе жарки происходит коагуляция волокон. При повышении температуры до 50⁰С (имеется в виду температура внутри куска) меняется и структура мяса. Миозин коагулирует, его молекулы сцепляются друг с другом, а соединительная ткань вокруг пучков мышечных волокон сокращается и начинает «выдавливать» соки из мяса. Это, например, бифштекс с кровью.

На втором этапе происходит сокращение коллагена. При достижении температуры 60⁰С белковые молекулы образуют объемную сетку, плавающую в соках, - мясо становится более твердым и более сочным. При повышении температуры еще на 5 градусов коллаген начинает разрушаться, вызывая сокращение соединительной ткани и выдавливание большого количества соков. При этом мясо теряет до 20% своего объема и становится более сухим и жестким. Это среднепрожаренный бифштекс.

На третьем этапе происходит превращение коллагена в желатин. Если продолжить приготовление, мясо станет более сухим, жестким и еще сильнее уменьшится в объеме. При температуре более 70⁰С коллаген начинает превращаться в желатин. Если готовить мясо достаточно долго (например, тушить), то практически вся соединительная ткань превращается в желатин. Волокна в таком мясе не связаны, а потому оно кажется мягким и сочным (за счет желатина).

Одним из технологических приемов при производстве вареных колбасных изделий является применение фосфатных препаратов как добавки, которая повышает влагосвязывающую и эмульгирующую способность мяса, стабилизируют величину рН мяса, цветообразование и окислительные процессы в мясопродуктах.

При производстве мясопродуктов используют натриевые и калиевые соли фосфорных кислот, в зависимости от величины рН их 1 %-ного раствора.

Кислые соли снижают влагосвязывающую способность мясного фарша, нейтральные характеризуются низкой активностью, а щелочные способствуют значительному смещению величины рН в щелочную сторону, придавая при этом продукту неприятный вкус.

В связи с этим целесообразно использовать смесь кислых, нейтральных и щелочных фосфатов, которые повышали бы и стабилизировали влагосвязывающую способность мясного фарша, не увеличивая при этом рН готового продукта выше 6,5 и не снижали его органолептических показателей.

Целесообразность использования фосфатов при производстве подтверждена многолетней практикой их использования. Действие фосфатов как антиокислителей обусловлено их способностью связывать ионы двухвалентных металлов главным образом, железа, которое содержится в пигмента: мяса и крови, замедляя тем самым скорость протекания окислительных процессов.

Лучшими антиоксидантами среди фосфатов являются пиро- и триполифосфаты.

Влияние фосфатов на цветообразование колбасных изделий неоднозначно. Изменение величины рН выше значения, которое соответствует изоэлектрической точке, положительно влияет на влагоудерживающую способность, но одновременно усложняет процесс цветообразования. В то же время цвет готовых колбасных изделий и его стабильность в целом зависят от развития окислительных процессов в липидной и ферментной системах мяса.

Поскольку поли фосфаты обладают свойствами антиокислителей, их использование может способствовать стабилизации окраса готового продукта. Кислые фосфаты с одной стороны улучшают окраску колбасных изделий, а с другой -- снижают влагосвязывающую способность мясного фарша. Поэтому их используют в смеси со щелочными фосфатами.

Заключение