Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранения) многих пищевых продуктов. Необходимый эффект при этом достигается в большей степени от воздействия низкой температуры, чем от образования льда. Образование льда в клеточных структурах пищевых продуктов и гелях имеет два важных следствия: а) неводные компоненты концентрируются в незамерзающей фазе (незамерзающая фаза существует в пищевых продуктах при всех температурах хранения) и б) вся вода, превращаемая в лед, увеличивается ~ на 9% в объеме.
Во время замораживания вода переходит в кристаллы льда различной, недостаточно высокой степени чистоты. Все неводные компоненты поэтому концентрируются в уменьшенном количестве незамерзшей воды. Благодаря этому эффекту, незамерзшая фаза существенно изменяет такие свойства, какрН, титруемая кислотность, ионная сила, вязкость, точка замерзания, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал. Структура воды и взаимодействие "вода—растворенное вещество" также могут сильно изменяться.
Эти изменения могут увеличить скорости реакций. Таким образом, замораживание имеет два противоположных влияния на скорость реакций: низкая температура как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде — иногда увеличивать (табл. 10.9). Так, в раде исследований показано увеличение при замораживании скорости реакций неферментативного потемнения, имеющих место при различных реакциях.
Таблица 10.9. Влияние температуры и концентрирования растворенного вещества при замораживании на скорость реакций
| Опыт | Изменение скорости, вызванное | Относительное влияние двух эффектов | Общий эффект замораживания на скорость реакции | |
| понижением температуры (Т) | концентрированием растворенных веществ и другими эффектами льда (S) | |||
| Уменьшение | Уменьшение | Кооперативное | Уменьшается | |
| То же | Слегка увеличивается | T > S | Незначительно уменьшается | |
| " | Средне увеличена | T ≈ S | Нет влияния | |
| " | Значительно увеличивается | T < S | Увеличивается |
Ускорение процессов неферментативного потемнения при замораживании представлено ниже:
| Тип реакции | Субстрат |
| Кислотный гидролиз | Сахароза |
| Окисление | Аскорбиновая кислота |
| Липиды сливочного масла | |
| Липиды говядины | |
| Токоферол в жареном картофеле | |
| β- Каротин и витамин А в жирах | |
| Инсолюбилизация* белка | Белок говядины |
| Белок рыбы | |
| Белок мяса кролика |
Фактор возможности увеличения скорости различных реакций в замороженных продуктах необходимо учитывать при их хранении, поскольку этот фактор будет влиять на качество продукта (табл. 10.10).
Многочисленными исследованиями показано, что существенное снижение скорости реакций (более чем в 2 раза) имеет место при
Таблица 10.10. Примеры увеличения скорости ферментативных реакций при замораживании
| Тип реакции | Образец | Температура, при которой наблюдалось увеличение скорости реакции, °С |
| Потеря гликогена и (или) аккумулирование молочной кислоты | Рыба, говядина, масло, птица | —2,5 до —6 |
| Деградация высокоэнергетических фосфатов | Тоже | -2 до-8 |
| Гидролиз фосфолипидов | Треска | -4 |
| Окисление L-аскорбиновой кислоты | Земляника | -6 |
хранении пищевых продуктов в условиях достаточно низкой температуры (-18°С).
На рис. 10.13 иллюстрируется, как изменяется такой важный показатель для качества пищевых продуктов, как инсолюбилизация белка, в течение 30 дней в зависимости от температуры.
Рис. 10.13. Инсолюбилизация белка в течение 30 дней
При отрицательных температурах, достаточно близких к температуре замерзания воды (0°С) имеет место увеличение доли несолюбили-зованного белка. При температуре — 18°С инсолюбилизация белка уменьшается существенно, и это создает оптимальные условия для хранения продуктов.
* Солюбилизация (коллоидное растворение) - проникновение низкомолекулярного вещества внутрь мицелл поверхностно-активного вещества или макромолекулярных клубков полимера.
