В тканях животного организма вода выступает наравне с другими со­ставными частями мяса. Содержание влаги в мясе и мясопродуктах и фор­мы связи ее с основными компонентами определяют структурно-механиче­ские и некоторые другие свойства продукта, а также его качество и выход.

Вода, входящая в состав неразрушенных тканей мяса неоднородна по физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова. Различают две фор­мы воды — связанную и свободную.

Связанная вода активно удерживается главным образом белковыми веществами и другими компонентами клеток и тканей. Око­ло 70 % воды ассоциируется с белками миофибрилл, определяя их пространственную конфигурацию и функциональную деятель­ность. Связанная вода характеризуется рядом специфических свойств: более низкой точкой замерзания, меньшим объемом, неспособностью растворять вещества, инерт­ные в химическом отношении.

Свободная — это вода не связанная с составными частями мяса. Она служит растворителем для органических и минеральных веществ. Такая вода замерзает при 0 °С и легко удаляется из ткани за счет осмотического давления.

Вода в мясном сырье:

связанная наиболее прочно — уровень клетки; связанная — уровень ткани; свободная — обмен за счет осмотического давления.

Вода в мясе и мясопродуктах удерживает­ся несколькими формами связи, отличающи­мися энергией связи, т.е. свободной энергией обезвоживания.

Химическое связывание влаги происходит в строго определенных молекулярных соотно­шениях при химической реакции (гидратации). Используемые в мясном производстве техноло­гические воздействия не влияют на эту наибо­лее прочную форму связи влаги. Адсорбционная влага — это часть воды, которая удерживается в мясе за счет сил адсорбции главным образом белками. В результате электростатиче­ских сил притяжения между диполями воды и гидрофильными центрами белковой глобулы молекулы воды фиксируются на поверхности белка, об­разуя гидратную оболочку (рис. 8.1).

Первый слой молекул воды (мономолекулярный слой) наиболее прочно адсорбируется на поверхности, последующие слои гидратной оболочки, по мере того как электростати­ческие силы ослабевают, удерживаются все менее и менее прочно.

Уровень прочности и количество связан­ной адсорбционной влаги в основном обусло­влены числом гидрофильных центров у белков, что в свою очередь зависит от ряда факторов.

Превращение трехмерной структуры бел­ковой молекулы из состояния компактной гло­булы к рыхлой спирали повышает количество гидрофильных групп, доступ­ность пептидных цепей и ионизированных аминокислотных остатков.

Водосвязующая способность белков тем выше, чем больше интервал между величиной pH среды и изоэлектрической точкой, т.е. чем больше групп СООН и NH₂ будет ионизировано и ока­жется заряженными. При pH ниже 5,4 связы­вание минимально.

Факторы, влияющие на
уровень водосвязующей
способности белков:

• природа белка;
• pH среда;
• степень взаимодействия белков друг с другом;
• концентрация солей;
• температура среды;
• степень измельчения.

Число групп фиксирующих влагу за счет адсорбции зависит и от взаимодействия белков друг с другом.

Такое взаимодействие происходит в про­цессе посмертного окоченения в результате об­разования актомиозинового комплекса и со­провождается блокированием полярных групп и уменьшением адсорбции.

Степень ионизации белков находится в зависимости от концентрации электролитов. Наличие нейтральных солей, в частности поваренной соли, присутствие которой повышает растворимость актина и миозина, препят­ствует их комплексообразованию и, следовательно — увеличивает величину связывания влаги.

Известное значение имеет температура среды. Повышение ее до 40 °С уси­ливает разбрасывающее тепловое движение диполей воды, уменьшая общую толщину адсорбционного слоя. Нагрев выше 42-45 °С приводит к денатура­ции белков, их агрегированию и снижению количества гидрофильных групп.

Водосвязуюшая способность мышечной ткани повышается при увели­чении сорбционной поверхности. Это достигается измельчением мяса, при котором разрушаются мышечные волокна, высвобождаются белки и увели­чивается их возможность контакта с водой.

Значительная часть влаги в мясе удержи­вается также и системой капилляров и пор.

Капиллярная влага влияет на объем и сочность продукта. Количество капиллярной влаги зависит от степени развития капилляр­ной системы, в структуре материала и капил­лярного давления.

Факторы, определяющие
капиллярное связывание
влаги:

количество капилляров и пор;

капиллярное давление (размеры капилляров, поверхностное натяжение).

В неразрушенных тканях роль капилляров выполняют кровеносные и лимфатические со­суды. В продуктах, вырабатываемых из животных тканей, степень развития капиллярной сети зависит от характера технологической обработки сырья. В колбасном фарше система пор и капилляров образуется в результате де­натурации и коагуляции белковых веществ после тепловой обработки.

Прочность связи влаги зависит от величины капиллярного давления: чем оно больше, тем прочнее капиллярная влага связана с материалом. Капил­лярное давление в свою очередь определяется размером капилляров. Наибо­лее прочно вода удерживается в микрокапиллярах радиусом меньше 10'⁵ см.

Капиллярное давление зависит также от поверхностного натяжения, ко­торое можно регулировать различными веществами. Белки и другие органи­ческие вещества, являясь поверхностно-активными, снижают поверхностное натяжение. Неорганические электролиты, в том числе хлористый натрий, будучи поверхностно-неактивными повышают его.

Осмотически связанная влага удерживается материалом вследствие более высокого давления, чем в окружающей среде. В неразрушенных тка­нях более высокое осмотическое давление обусловлено содержанием в клет­ках растворов органических и неорганических веществ, которые избиратель­но диффундируют через полупроницаемую клеточную оболочку. В разрушенных тканях роль полупроницаемой оболочки выполняет структура каркаса белковых гелей, в ячейках которого удерживается вода. Кроме того,более высокое осмотическое давление и увеличение количества осмотически связанной воды возникают в результате концентрирования ионов электро­литов вблизи полярных групп белка.

Осмотически связанная влага легко отделяется от мяса при разрушении клеточной или гелевой структуры, а также при погружении в раствор с бо­лее высоким осмотическим давлением, например, при посоле.

Количество осмотически связанной влаги влияет на упругие свойства тканей, консистен­цию и сочность продуктов.

При производстве мясных продуктов до­полнительно вводят воду (шприцевание, кутте- рование) с целью получения необходимой структуры, консистенции и повышения выхода Для ее удерживания применяют различные методы активации всех форм связи влаги — введение хлористого натрия, фосфатов, куттерование, массирование и др. Такая влага удерживается наиболее прочно.

Некоторая часть влаги может быть связана специальными связующими добавками, которые входят в состав рецептуры (белки, полисахариды). Оставшаяся свободная влага обычно легко удаляется в процессе термиче­ской обработки в виде бульона. Это, в основном, осмотическая влага и определенная часть капиллярной влаги.

При изготовлении колбас прочносвязанная влага должна составлять примерно 1/3 всей жидкости. Чем больше количество прочносвязанной вла­ги, тем меньше ее испарение. Так, при обжарке колбас потери за счет испа­рения влаги составляют 7-8 %. Вместе с тем, если прочносвязанной влаги более 1/3, то продукт получается чрезвычайно твердым. При сушке жела­тельно, чтобы прочносвязанной влаги было меньше.

Для количественной и качественной характеристики состояния влаги в мясе и мясопродуктах используют такие понятия, как влагосодержание, влагоемкость, влажность, влагосвязующая способность.

Влагосодержание — это количество влаги в материале, отнесенное к единице веса его сухого вещества.

Влажность — влагосодержание, выраженное в процентах к весу сухого остатка.

Водосвязывающая способность — это количество влаги, которое может удержать материал за счет различных форм связи влаги, выраженное в про­центах к исходной массе мяса.

Влагоемкостъ — влагосодержание при полном насыщении водосвязею- щей способности материала.

Влагоудерживающая способность — это разность между содержанием влаги в фарше и количеством влаги, отделившейся в процессе термической обработки.