Реферат: Зависимость интенсивности дыхания растительных продуктов от температуры

 РЕЖИМ ХРАНЕНИЯ ОВОЩЕЙ И КАРТОФЕЛЯ

                                               Таблица 1(а).

Осенью, когда температура воздуха бывает повышенной, на ночь для создания сквозняка открывают все окна, вытяжные трубы, люки, двери, а днем их закрывают, чтобы сохранить запас холода. Иногда в погребах отмечается высокая влажность воздуха. Ее признаками служат затхлый спертый воздух, ощущение сырости, появление плесени и конденсированной влаги на потолке, стенах, стеллажах, ящиках.

Чтобы понизить чрезмерную влажность воздуха, одновременно открывают двери и отдушины. Можно поставить в подвал ящик с негашеной известью, солью или древесным углем — эти материалы впитывают воду.

При похолоданиях утепляют крышу. С декабря наступает опас­ность промерзания хранилища. К этому времени двери, а при необходимости и стены обивают матами и рогожей. Вентиляционные трубы, кроме нужных для работы, плотно закрывают соломой или другими материалами.

8)БЫСТРОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ

Цель быстрого замораживания, как и любого другого консервирующего процесса, свести на нет или, по крайней мере, замедлить реакции, ухудшающие качество продуктов и в конечном итоге делающие их непригодными к употреблению.

Практически можно говорить только о том, что же преоблада­ет в применяемом процессе. По этому решающему действию или характеру процесса его относят к той или иной группе.

Любой процесс консервирования тем лучше, чем меньшие изменения он вызывает в продуктах в сравнении с их первоначальными свойствами и чем более длительный срок хранения он обес­печивает. В настоящее время из применяемых в промышленных масштабах методов консервирования продуктов процессы холо­дильной обработки и замораживания лучше всего удовлетворяют упомянутым выше требованиям, поскольку, с одной стороны, они по отношению к другим процессам консервирования вызывают бо­лее слабые изменения свойств продуктов, а с другой—обеспечи­вают достаточно долгую для практических целей сохраняемость пищи.

Процесс консервирования путем холодильной обработки зани­мает особое место еще и потому, что после охлаждения или замо­раживания продукты можно сохранять с помощью любого друго­го процесса консервирования и, наоборот, продукты, законсерви­рованные с помощью других методов, хранятся дольше всего толь­ко в охлажденном состоянии;

Процессы, ухудшающие качество продуктов, или процессы, при­водящие в конечном итоге к их порче, развиваются в комплекс­ных условиях. Различают физические, биохимические и биологиче­ские процессы порчи продуктов. Холодильная обработка незави­симо от характера обрабатываемого продукта действует на эти  процессы с определенной закономерностью.

   Из физических процессов порчи к самым основным относятся процессы усушки продуктов или потери массы. Они вызывают не только количественные изменения (уменьшение массы), но и мо­гут привести к ухудшению качества. Потеря массы продуктов подчинена следующей закономерности:

                                                           ΔS = Βa(Pп-φp)

где Δ S — теряемое продуктами количество воды за единицу времени, г/ч; Β — коэффициент испарения воды, г/(Н-ч); А—площадь поверхности продуктов, м2;

рп — давление водяных паров при температуре поверхности продуктов, Па; φ  — относительная влажность воздуха в виде десятичной дроби; р—давление насы­щенных водяных паров при температуре окружающей среды, Па.

При данной поверхности продуктов и данной величине коэффи­циента испарения потеря массы зависит от величин Pп, φр и р. Ес­ли одни и те же продукты с равновесным паросодержанием, на­пример 95%, хранить при различных температурах в помещении с относительной влажностью 80%, то величина Рп—φр будет изме­няться следующим образом (при условии, что температура продук­тов равна температуре окружающего пространства):

Таким образом, при прочих равных условиях потеря массы при температуре 40° С примерно в 100 раз больше, чем потеря массы при —20° С, т. е. низкие температуры значительно уменьшают сте­пень усушки продуктов.

Мы говорили уже о том, что потерю массы можно уменьшить с помощью соответствующей упаковки, но даже в этом случае ос­тается явление так называемой внутриупаковочной потери массы.

Биохимические процессы порчи играют исключительно важную роль. Сюда относятся вызванные ферментами катализные процес­сы распада, включая даже микробиологические процессы порчи, поскольку ясно, что и эти процессы при ближайшем рассмотрении тоже носят биохимический характер. При высоких температурах химические изменения вещества проходят очень быстро, а скорость реакций высока, при низких температурах эти изменения часто едва заметны. Понижение температуры приводит к замедлению постоянных химических реакций, т. е. к уменьшению их скорости. Этот факт выражается законом Аррениуса, который связывает аб­солютную температуру Т и логарифм коэффициента химической реакции следующим соотношением:

logK=a—b/T.

Коэффициенты а и b уравнения Аррениуса не зависят от тем­пературы и находятся экспериментальным путем для каждой кон- j кретной реакции. Приведенное соотношение дает возможность вы- i числить скорость химической реакции при любой температуре. На основании этих расчетов и экспериментальных данных можно сде­лать вывод, что скорость наиболее простых (мономолекулярных, ;

бимолекулярных) реакций при повышении температуры на 10° С увеличивается в 2—3 раза и соответственно понижение температу­ры на 10° С уменьшает ее до половины или до одной трети. На ос­новании такой закономерности легко видеть, что скорость химиче­ских и биохимических реакций сильно замедляется с понижением температуры. Предположим, начальная скорость какой-нибудь ре­акции v при понижении температуры на 10° С уменьшилась до '/з своей величины, т. е. стала равна v/3. Если температура умень­шится теперь еще на 10° С, то скорость станет равной уже    v/(3-3)=v/32 начальной скорости.

Рассуждая подобным образом, увидим, что скорость уменьша­ется по степенному закону:

v/33, v/3…v/з.

Показатель степени п равен десятой части разности темпера­тур реакции. Например, если скорость реакции при 40ْС равна v, то при температуре —20° С она составит уже v/729.

Интересно, однако, заметить, что биохимические реакции про­ходят на основании этого закона даже при очень низких темпера­турах, только их скорость становится исключительно малой.

Степень снижения скорости биохимических реакций при умень­шении температуры на 10°С, следуя ван Гоффу, принято обозначать

 Qio. Степенью Qio принято, однако, описывать снижение ско­рости не только какой-нибудь одной определенной реакции. Эту величину используют также для характеристики снижения скоро­сти всей совокупности биохимических реакций в целом. Например, поскольку сохраняемость зависит главным образом от действия совокупности биохимических реакций, то срок хранения также может характеризоваться величиной Qio.

Куприянов установил для различных видов пищи увеличение времени ее сохраняемости при изменении температуры на 10° С.

Qio =

где Qio—температурный коэффициент сохраняемости;   длительность хранения при t=10°C;  —продолжительность хранения при t С.

Как установил Куприянов, при низкотемпературной хранении быстрозамороженных овощей величина Qio равна 2, нежнрной ры­бы—3,1, а птицы—4.

Интересная картина получается, если срок хранения какого-нибудь продукта, определенный различными авторами (например, продолжительность хранения говядины или свинины), отложить на графике зависимости от температуры в температурной области ни­же и выше точки замерзания (рис.   ).

Проделав соответствующие расчеты для значения Qio в обла­сти температур выше и ниже точки замерзания, мы получим сле­дующие величины:

Говядина выше точки замерзания »   ниже »      »

 Свинина выше точки замерзания »   ниже »      »

Видно, что при температурах ниже точки замерзания продол­жительность хранения увеличивается быстрее при уменьшении температуры, чем в температурной области выше точки замерза­ния. Таким образом, после перехода через точку замерзания не только уменьшается скорость биохимических реакций, но вступает в силу и новый фактор, влияющий на удлинение срока сохраняемо­сти продуктов. Таким фактором является вымерзание находящей­ся в продуктах воды (табл.   ).

Снижение температуры оказывает многостороннее и комплекс­ное воздействие на биологические процессы. Ниже мы будем рас­сматривать этот вопрос более подробно. Сейчас только заметим, что применение низких температур приводит к приостановлению и замедлению биологических процессов. С другой стороны, при низ­ких температурах эти процессы могут прекратиться вообще, что вызывает иногда вредные, а иногда полезные изменения.

Во время быстрого замораживания таких влагосодержащих ве­ществ, как пищевые продукты, значительная часть воды становит­ся льдом. Поэтому применение низких температур в подобных процессах консервирования обязательно сопровождается явлени­ем замерзания. Следует, однако, упомянуть, что все-таки есть и та­кие процессы, где применение низких температур не сопровожда­ется вымерзанием влаги из обрабатываемого продукта. Явление вымерзания удается исключить, когда точка замораживания про­дуктов сильно понижается с помощью введения в них каких-нибудь веществ, например, сахара или соли. Тогда температура хранения может быть ниже температуры замерзания. Другой пример тому—наличие связанной воды в материале, подвергаемом процессу быстрого замораживания. Связанная вода не вымерзает даже при очень низких температурах, например даже при вымерзании бактериальных спор. Так как процесс замерзания обычно играет важную роль при быстром замораживании продуктов в изменении их качества, мы познакомимся с ним более подробно.

9) ЗАМОРАЖИВАНИЕ КЛЕТОК           

Как животные, так и растительные клетки можно заморозить и в живом, и в мертвом состоянии. Замораживаются отдельные клет­ки в суспензии и клетки, образующие структуру тканей. Однако для всех этих случаев можно установить и одинаково справед­ливые общие закономерности.

Как известно, химический состав клеток сложен. С точки зрения замораживания главную роль играет поведение клеточных белковых соединений. Благодаря своим физическим свойствам белки относятся к коллоидам. Растворяясь в воде, они образуют гидрогели и гидрозоли. Та часть воды, активность которой в гид­розолях и гидрогелях ниже нормальной, называется связанной во­дой, а остальное водосодержание—свободной водой. Под действи­ем таких внешних воздействий, как изменение температуры, золи переходят в гели и наоборот.

Изменения в клетках при их охлаждении начинают происходить уже вблизи точки замерзания. Вязкость клеточной протоплазмы возрастает, образуется гель, а содержащиеся в клетках липиды вы­мерзают. Существенные изменения, однако, начинаются после за­мерзания некоторого количества воды клеточной влаги. Замерза­ние клеточного коллоида обычно начинается так же, как и замер­зание истинного раствора. Здесь тоже возникает явление понижения температуры замерзания, а из коллоидного раствора вымерзает только чистая вода. Вследствие вымерзания воды ос­таточная концентрация раствора возрастает, и температура его замерзания подобно истинному раствору уменьшается. Чем ниже температура клеток, тем больше из них вымерзает воды, но благо­даря коллоидному характеру системы связанная вода обычно не замерзает. Так, по данным Морана, в 2%-ном растворе желатина примерно 35% воды не вымораживается даже при температуре жидкого воздуха (—196° С).

На рис.  температура t соответствует точке замерзания. Ее значение зависит от концентрации растворенных в клеточной вла­ге веществ. При понижении температуры и дальнейшем отборе тепла некоторая часть воды клеточной влаги вымерзает, но жизнеспособность организма пока не изменяется и не исчезает. Это явление справедливо даже для самых общих случаев. Такое состо­яние продолжается до температуры t.

Говоря о вымерзании воды на участке t1—t2, мы имели в виду биохимически (и даже биологически) свободную воду. На этом участке скорость замерзания не играет особой роли. Случается даже так, что при медленном замерзании биологическая обрати­мость оказывается лучшей и большее количество клеток остается в живом состоянии. После оттаивания клеточный обмен веществ снова возобновляется. Тут, однако, становится важным фактор времени, в течение которого клетки находились при температуре t1 до tг, и то, каким образом происходило оттаивание. Значение температуры t2, или границы биологической обратимости, неоди- наково для разных клеток и клеточных структур. Биологическая обратимость при замораживании или полное восстановление жиз­ненных функций после замораживания характерно только для некоторых пород рыб (карасей), некоторых растений и обычно струк­тур более низкого порядка и организации.

При охлаждении ниже температуры t2 процесс вымерзания воды продолжается и, хотя клетки и клеточные структуры отмира-

ют, вола вымерзает из коллоидного раствора обратимым образом Вымерзшее количество воды до температуры t3 полностью представлено коллоидно свободной водой. У фруктов температуры t2 и t3 находятся обычно очень близко друг от друга, т. е. прекращений жизнедеятельности практически сопровождается наступлением коллоидной необратимости процесса. Ниже температуры tз начинает замерзать связанная коллоидная вода. Коллоидные частички которые до этого были надежно отделены друг от друга оболочкой гидратов, теперь могут сближаться настолько, что различны силы притяжения склеивают мицеллы. Высвобожденные связи, на которых раньше находились молекулы воды, теперь действуют друг на друга так, что при взаимодействии некоторых главных соединений коллоидных частичек могут произойти химические изменения и коллоид может денатурироваться. Если позже к местам этих связей подойдут молекулы воды, то они не смогут взаимодействовать с ними. Исследования Риделя показали, что даже если температура клеток понизится ниже температуры t3, то и тогда вся вода не вымерзнет из растворов, т. е. содержащуюся в клетках воду невозможно выморозить полностью.

Линг (1968) объясняет состояние связанной воды наличием на| молекулярной поверхности вещества, образующего коллоидный  раствор, многослойного поляризованного покрытия из водяных молекул (рис. ). Свойства поляризованных водных молекул (их точка замерзания, способность растворять различные вещества и т.д.) отличаются от свойств нормальных неполяризованных моле­кул. Можно предположить, что полное влагосодержание живых клеток состоит именно из таких поляризованных молекул.

Уменьшение обратимости коллоидов по мере вымерзания воды ведет к уплотнению остаточного раствора. Водные растворы, об­разующие клеточную влагу, в зависимости от вида продуктов со-

Рис. 91. Расположение слоев поляри­зованных молекул воды между моле­кулами белка. Черточки внутри круж­ков, обозначающих  молекулы воды, показывают направления дипольных моментов.

Рис. 92. Влияние температуры на об­ратимость замерзания. Кривая / по­казывает, что уменьшение температу­ры и увеличение скорости замерзания благоприятно действуют на обрати­мость, а кривая // показывает, что снижение температуры вследствие концентрации клеточной влаги дейст­вует на обратимость неблагоприят­ным образом. Характеризующая сум­марное воздействие этих процессов кривая /// получается суперпозицией кривых / и //.

держат соли, кислоты, сахара, коллоидные белки и т. д. Концен­трация образующих электролиты или находящихся в диссоциированном состоянии солей и кислот вызывает коагуляцию или денатурирование белков.

Во время замораживания недостаточно амортизированных си­стем может изменяться величина рН. Так, например, рН овощей:

при замораживании может уменьшаться, а рН мяса увеличивать­ся. Эти данные указывают на то, что во время замораживания ве­личина рН может достичь изоэлектрической точки выпадения бел­ков или приблизиться к ней. Изоэлектрическая точка глютенина и яичного белка при рН 4,8, оксигемоглобина—при рН 6,8. С дру­гой стороны, отсюда следует, что путем должной фиксации вели­чины рН можно избежать выделения белков. Последнее удалось подтвердить экспериментально замораживанием мяса с фиксиро­ванным значением рН 6,3, после оттаивания которого потеря сока, характеризующая степень денатурирования белков, оказалась очень малой.

10)Количество вымерзающей воды. Вымерзание воды из расти­тельных и животных клеток начинается при температуре их за­мерзания. По мере отбора тепла вымерзает все больше воды, а концентрация растворенных в клеточной влаге веществ увеличи­вается. После достижения определенной точки снижать темпера­туру далее бесполезно, поскольку вода из клеток больше не вымерзает. Некоторое ее количество даже при очень низких тем­пературах остается в жидкой фазе. С помощью современного дифференциального термоанализа Дакуорт (1971) установил ко­личество невымерзающей из продуктов воды при температуре —180° С (табл.  ).

Страницы: 1, 2, 3, 4