4.5. Водозв’язувальна здатність м’яса

Вода є природною складовою м’яса і певним чином зв’язана з його елементами, утворюючи стійкі структуровані системи. Форми і міцність зв’язку води із структурними елементами тканин зумо­влюють здатність м’яса більш-менш міцно утримувати ту чи іншу кількість вологи. Кількість зв’язаної води та її розподілення за формами і міцністю зв’язку впливає на властивості м’яса, у тому числі на його консистенцію.

Оскільки кількісно переважальними компонентами м’яса є м’язова і сполучна тканини, їх водозв’язувальна здатність має найбільше практичне значення. Основний структурний матеріал цих тканин — білкові речовини, властивості й стан яких і визна­чають водозв’язувальну здатність м’яса.

М’язова тканина в природному стані містить до 75 % води. Бі­льша її частина (близько 90 %) є у м’язових волокнах, інша — в міжклітинному просторі.

У середині волокна вода розподіляється нерівномірно: більша її частина зв’язана з білками міофібрил, менша — у саркоплазмі (в живих тканинах концентрація білків міофібрил 15 — 20 %, білків саркоплазми 25 — 30 %). Отже, водозв’язувальна здатність м’язової тканини залежить насамперед від стану білків міофібрил, міози­ну, актину і актоміозину.

У сполучній тканині води міститься менше (57 — 65 %, а в де­яких різновидах, наприклад в ахіллових сухожиллях, лише 50 %). Більша частина води зв’язана з колагеном і еластином. Практич­не значення має взаємодія води з колагеном.

Тенденція білків до зв’язування води пояснюється здатністю полярних груп білкової молекули до взаємодії з її диполями. До таких груп належать, по-перше, іонізовані (заряджені) групуван­ня бокових ланцюгів: —NH3. і COO^-. Взаємодію води з ними на­зивають іонної адсорбцією. По-друге, до них належать неіонізова- ні (незаряджені) групи бокових ланцюгів: —OH, —SH, —NH— відповідних амінокислот і пептидних груп головних ланцюгів: —CO—NH—. Взаємодію з ними диполів води називають молеку­лярною адсорбцією. Вода, що зв’язується всіма переліченими гру­пуваннями, фіксується адсорбцією, тому її називають адсорбова­ною, а самі групування — гідрофільними центрами.

Число іонізованих груп білка залежно від умов, в яких він пе­ребуває, може змінюватися майже до нуля (ізоелектрична точка білка). Водночас змінюється значення іонної адсорбції. Число не- іонізованих полярних груп, як правило, залишається незмінним. Практично незмінним є і значення молекулярної адсорбції. За­вдяки цьому зберігається здатність білка зв’язувати певну кіль­кість води і в ізоелектричній точці. Іонна адсорбція характеризу­ється міцнішим іонним зв’язком диполів води із зарядженими групами білка, ніж молекулярна.

Велику частину адсорбційно-зв’язаної вологи в тваринних тка­нинах м’ясопродуктів становить волога, яка утворює сольватну оболонку молекул білкових речовин і гідрофільних колоїдів. Час­тина адсорбційної вологи входить до складу сольватних оболонок гідрофобних колоїдів.

М’ясо є складним структурним утворенням, тому його водо- зв’язувальна здатність залежить також від особливостей структу­ри. У цьому розумінні структура має подвійне значення.

По-перше, низькомолекулярні розчинні речовини, які містить структура тканин (клітинні й міжклітинні мембрани, каркас біл­кових часточок) створюють у тканинах підвищений осмотичний тиск, сприяють припливу води в тканини. Таку воду називають осмотично зв’язаною.

Осмотично зв’язана волога є вільною в тому розумінні, що вона зумовлює дуже малу енергію зв’язку. Волога поглинається без ви­ділення теплоти і стискання системи. Осмотично зв’язана волога дифундує в середині тканин у вигляді рідини через стінки клітин завдяки різниці концентрацій у середині і зовні клітин.

По-друге, структура тканин відрізняється сильно розвиненою системою пор і капілярів порівняно невеликого радіуса. Воду, що утримується системою капілярів, називаютькапілярною. Ця части­на води міститься в капілярах (порах), середній радіус яких 10^-7 м. Капілярна волога переміщується в тканинах як у вигляді рідини, так і у вигляді пари. Розрізняють два стани капілярної вологи: стиковий стан, коли вона перебуває у вигляді манжеток (защем­лена вода), і канатний стан, коли краплі рідини з’єднуються між собою (защеплені повітрям), утворюючи безперервну рідку плівку, що обволікає дисперсні частини тіла.

Таким чином, слід розрізняти три основні форми зв’язку води з м’ясом: адсорбовану, осмотичну і капілярну. Для кожної форми зв’язку води із структурними елементами характерна своя міц­ність і свій специфічний вплив на стан м’яса і м’ясопродуктів у процесах переробки і зберігання.

Водозв’язувальна здатність м’яса визначає властивості й пове­дінку м’яса за різних умов. Вона впливає на водозв’язувальну здат­ність м’ясопродуктів, вироблених з нього, і отже, на їхні властиво­сті й вихід. Проте цей вплив важко піддається кількісній інтер­претації. Справа у тім, що навіть у межах однієї форми зв’язку її міцність і вплив на властивості тканин неоднаковий. Водночас залежно від умов і особливостей технологічного оброблення прак­тичні наслідки змін водозв’язувальної здатності м’яса специфічні.

Під час автолізу м’яса зміна частки адсорбованої вологи при­зводить до перерозподілу води в ньому, внаслідок чого змінюється частка осмотичної вологи. За певних умов (розморожування, на­грівання м’яса) це впливає на кількість м’ясного соку, що відокрем­люється. Тому першочергове значення мають зміни адсорбованої зв’язаної вологи.

При заморожуванні або сушінні, коли вода відокремлюється від інших компонентів тканин (кристалізацією або випаровуван­ням), усі форми зв’язку впливають на хід цих процесів хоча і не однаково. Те саме стосується і обводнення зневодненого м’яса.

У ковбасному виробництві має значення не тільки вплив усіх форм зв’язку, а й кількісне розподілення вологи за цими форма­ми. Від цього залежить вихід і якість продукції. Тому з практич­ного погляду зручніше характеризувати водозв’язувальну здат­ність м’яса і м’ясопродуктів, керуючись передусім міцністю зв’язку адсорбованої вологи.

Залежно від конкретного значення до міцно зв’язаної вологи належать або більша частина адсорбованої і вологи мікрокапіля- рів, або також частина осмотичної вологи (при сушінні і заморо­жуванні). До слабозв’язаної (надлишкової) належить та частина вологи, яка може відокремитися під час технологічного оброблен­ня з негативним впливом на якість і вихід продукту (втрати м’ясного соку при розморожуванні, відтік бульйону при варінні ковбас тощо).

Знаючи роль форми зв’язку вологи для кожного окремого ви­падку, можна зумовити зміщення рівноваги у бажаний бік, впли­вати на здатність складових часточок і структури тканин зв’язу­вати адсорбовану, капілярну і осмотичну вологу.

Кількість приєднаної води або водозв’язувальна здатність у тонкоподрібненій м’ясній сировині зумовлена переважно кількіс­тю гідрофільних центрів у білків, що, в свою чергу, залежить від:

♦ природи білка (глобулярний і фібрилярний) і його стану;

♦ кількості білка в системі;

♦ рН середовища, при рН близько 5,4 зв’язування води мініма­льне. На практиці зміщення рН у нейтральний бік здійснюється введенням у фарш лужних фосфатів;

♦ ступеня взаємодії білків одного з одним, у процесі посмертно­го задубіння в результаті утворення актоміозинового комплексу, що супроводжується блокуванням полярних груп, вологозв’язу- вальна і емульгуюча здатність різко знижується;

♦ наявності нейтральних солей, а саме кухонної солі, наявність якої підвищує розчинність актину і міозину, перешкоджає їх ком­плексуванню і, отже, збільшує водозв’язування;

♦ температури середовища; підвищення температури середо­вища понад 42 — 45 °С призводить до денатурації білків, їх агрегу- вання і зменшення кількості гідрофільних груп;

♦ ступеня подрібнення м’язової тканини; збільшення ступеня гомогенізації забезпечує руйнування м’язових волокон, вихід з них білків і таким чином збільшує можливість контакту з водою.