Эффективное и рациональное использование мясного сырья предусматривает сохранение его качества на всех этапах переработки, начиная от транспортирования животных на мясокомбинат и их убоя до хранения готовой продукции. Определяющим условием для формирования биохимических свойств мяса и качества продуктов являются уровень и характер развития автолитических процессов в животных тканях. Изменения, происходящие в послеубойный период в мышечной ткани, оказывают существенное влияние на пищевую ценность мяса и его потери в процессе технологической обработки.
Проблемы обеспечения населения нашей страны белковой пищей связаны с технологиями хранения и переработки мяса. Как известно, в мясе под действием собственных ферментов происходят автолитические изменения, которые приводят со временем к его непригодности. Охлаждение мяса, субпродуктов и мяса птицы и хранение их в охлажденном состоянии является наиболее совершенным методом их консервирования. Охлаждение значительно задерживает ферментативные и микробиологические процессы в мясе и субпродуктах.
В период массового убоя скота в торговлю поступает не только охлажденное, но и замороженное мясо. Кроме того, в торговую сеть поставляется импортное замороженное мясо длительных сроков холодильного хранения и не всегда высокого качества.
Все двигательные процессы в организме обеспечиваются мышечными тканями, обладающими специальными сократимыми структурами — миофибриллами. Мышечная ткань — важнейшая из гистологических тканей, образующих мясо как пищевой продукт. Она составляет главную массу тела животного. Без мышечной ткани представление о мясе немыслимо. Химические компоненты именно этой части мяса придают ему специфический вкус, запах и цвет.
Чтобы понять изменения структуры мяса при длительном холодильном хранении, необходимо рассмотреть некоторые элементы химического состава мяса как совокупности тканей. Прежде всего, это вода, являющаяся ключевым веществом в организме всех живых существ, и коллаген, составляющий более 25% от общей массы всех белков организма.
Вода — полярная молекула, то есть электронная плотность распространена в ней неравномерно. В силу полярных свойств вода обладает растворяющими свойствами. Вода присутствует в организме в разных видах: свободном, слабосвязанном и прочносвязанном. Слабосвязанная вода образуется за счет гидратных оболочек, локализованных вокруг катионов, анионов и коллоидных частиц. Такая вода может служить растворителем и замерзает при температуре близкой к 0°С.
Отличительным свойством коллагена является его способность к формированию нерастворимых фибрилл, обладающих высокой упругостью и прочностью на разрыв. Благодаря этому коллаген выполняет разные функции: структурную — объединяет и скрепляет клетки в определенные структурные единицы в виде ткани; механическую — обеспечивает прочность ткани; защитную — препятствует проникновению инфекционных агентов.
Мясо относится к скоропортящимся продуктам с высоким содержанием белка и жира. Их невозможно хранить продолжительное время без потери качества. Качество мяса ухудшается в результате микробиологических, биохимических и физико-химических изменений. Избежать этого можно с помощью понижения температуры, то есть свое рода “консервированием” мяса холодом. Таким образом, понижение температуры способствует замедлению физико-химических изменений в мясе, что обуславливает продолжение срока его хранения и наиболее полное сохранение большинства первоначальных свойств мяса.
В технологической практике используют одностадийный и двухстадийный методы охлаждения мяса. При одностадийном методе температуру понижают с 2 до -3°С при движении воздуха с 0,1 до 2 м/с и относительной влажности 85-95%. Двухстадийное охлаждение проводят в два этапа. На первом этапе температуру понижают от -4 до -15°С, при скорости движения воздуха 1-2 м/с. На втором этапе температура воздуха может измениться от -1 до -1,5°С, а скорость движения воздуха — 0,1-0,2 м/с.
Более длительное хранение мяса обеспечивается за счет его замораживания. При этом температура в толще мышц должна быть не выше -6°С. Однако по качеству мороженое мясо уступает охлажденному и требует больших энергетических затрат на поддержание низкой температуры среды. Переход из состояния охлаждения в замороженное мясо определяется кристаллизацией воды. В замороженном мясе основная масса воды (более 70%) находится в виде кристаллов.
На качество замороженного мяса оказывает влияние продолжительность замораживания. При ускоренном замораживании при температуре -23°С и ниже образуются мелкие кристаллы льда, что проявляется в меньшем разрушительном их воздействии: меньше появляется денатурированных форм белков, уменьшаются потери в минеральном составе мяса. Сохраняется розовый оттенок замороженного мяса и его высокие питательные свойства. Замораживание мяса хотя и продлевает сроки его хранения, однако не может полностью предотвратить процессы, вызванные действием активных форм кислорода, которые инициируют свободнорадикальные реакции.
Влияние замораживания на качество мяса обусловлено характером процесса кристаллизации. Замораживание тканей мяса представляет собой процесс замерзания тканевой жидкости, т.е. раствора сравнительно небольшой молекулярной концентрации. Сначала в тканях наступает небольшое переохлаждение (до температуры -4°С), затем начинают формироваться кристаллы, и выделяется скрытая теплота кристаллизации (первая фаза кристаллообразования). При повышении температуры до криоскопической образование новых кристаллов почти прекращается, а сформировавшиеся кристаллы начинают расти (вторая фаза кристаллообразования). Возникновение новых кристаллов зависит от скорости теплоотдачи во внешнюю среду. При высокой скорости теплоотдачи мясной сок переохлаждается в процессе кристаллизации, и могут образовываться новые кристаллы. Если теплоотдача не интенсивная, новые кристаллы не образуются, но их рост продолжается.
При медленном замораживании происходит миграция влаги из более глубоких слоев мяса к поверхности, а растворенные в мясном соке вещества продвигаются в противоположном направлении. В поверхностных слоях количество вымерзшей влаги всегда больше, чем в толще мяса. При быстром замораживании в результате снижения температуры в тканях образуется большое количество кристаллов, причем они возникают и в межволоконном пространстве, и внутри волокон. При этом скорость образования кристаллов выше скорости перемещения влаги, поэтому значительная часть жидкости замораживается там, где она находилась до замораживания. Когда замороженное мясо размораживают, биохимические процессы до замораживания, режимы холодильного хранения и способ размораживания обуславливают степень потери его качества.
Микроструктурные изменения при замораживании мяса связаны с нарушением структуры мяса в результате образования кристаллов льда. Чем выше скорость замораживания, тем мельче кристаллы и ниже разрушения естественной структуры мяса, приводящие к потере мясного сока при размораживании.