Master :Managementul Calitatii si inovarii in domeniul agroalimentarProiect BiochimieConservarea crnii la temperaturi sczute

Indrumator Tomuleasa Ana-MariaCristiana Diaconescu Anul I

Frigul artificial reprezint un parametru fizic de importan major n fabricarea i conservarea produselor agroalimentare implicit a celor de origine animal (carne, lapte, ou etc.).Pe parcursul prelucrrii i conservrii acestor produse temperaturile sczute influeneaz n mod complex viteze reaciilor chimice i biochimice, activitatea enzimatic, activitatea microorganismelor, precum i efectul unor factori fizici (lumina, cldura, oxigenul).Modificrile induse de scderea temperaturii mbuntesc carac-terele organoleptice ale crnii i modific doar n mic msur valoarea ei nutritiv.Conservarea produselor de origine animal la temperaturi sczute se poate face prin refrigerare i congelare.

1. RefrigerareaRefrigerarea reprezint procesul de rcire a unui produs pn la temperaturi apropiate de punctul de congelare fr formarea de cristale de ghea n produs.Procesul este folosit: n scopul conservrii produselor de origine animal i a altor produse agroalimentare; pentru asigurarea condiiilor optime de desfurare a proceselor biochimice implicate n fabricarea unor preparate din carne i a unor procese fizico-chimice caracteristice anumitor etape tehnologice de preparare a crnii; ca faz preliminar de rcire n tehnologiile de congelaren cazul conservrii prin refrigerare (temperaturi peste 0oC) coeficientul de temperatur Q10, care exprim variaia vitezei de reacie n funcie de temperatur, n condiii precizate, variaz ntre 2 i 3.

unde Kt este viteza de reacie la temperatura toC, iar Kt+10 reprezint viteza de reacie la temperatura (t+10)oC.Coeficientul de temperatur Q10 arat de cte ori crete viteza de reacie la creterea temperaturii cu 10oC, ali parametrii ai reaciei rmnnd constani.Condiiile de refrigerare determin modificri biochimice la nivelul biomoleculelor constituente ale crnii.Rcirea pn la limita de congelare crete n general capacitatea proteinelor de a lega apa i ntrzie denaturarea lor.Pe parcursul refrigerrii ca i n timpul maturrii crnii au loc procese de degradare hidrolitic a proteinelor, structura lor se simplific rezultnd peptide i mici cantiti de aminoacizi.

+H2O, Proteaze +H2O PeptidazeProteine Peptide Aminoacizi (hidroliz parial) (hidroliz total)

Aminoacizii pot suferi reacii de dezaminare cu formare de amoniac:

R RAminoacid-deaminaze

| |H-C-NH2 + H2O H-C-OH + NH3 | | COOH COOHAminoacid Hidroxiacid

Ca urmare a acestui proces coninutul de azot amoniacal din carnea refrigerat poate atinge 30 mg % fa de carnea proaspt care conine 20 mg %.Coninutul de lipide din carne se modific pe parcursul refrigerrii. n funcie de temperatur i durata refrigerrii lipidele din carne pot suferi procese de rncezire.Acizii grai saturai rezultai prin hidroliza parial a trigliceridelor se pot oxida cu formare de metil cetone:Lipaze

Trigliceride + HOH Glicerol + Acizi grai

O O || ||RCH2CH2COOH + O2 RCCH2COOH RCCH3 + CO2-H2O

Acid gras Acid -cetonic Metil ceton

Acizii grai nesaturai prin oxidare la nivelul dublei legturi conduc n final la acizi i aldehide acizi:

Acid gras nesaturat

+O3

O

O O Ozonid

+HOH

Acid carboxilic Aldehid acid

Acizii grai inferiori, aldehidele-acizi i metil-cetonele confer mirosul i gustul neplcut de rnced. Rncezirea poate fi datorat i proceselor de peroxidarea lipidic care au loc la nivelul dublelor legturi din acizii grai. Atacul oxidativ se produce sub aciunea unui radical iniiator (X) care extrage un atom de hidrogen rezultnd radicali liberi. Acetia n prezena oxigenului conduc la radicali peroxidici.

Acid gras nesaturat HX

Radical liber

Izomerizare

Radical liber

O +O2

Radical peroxid

Radicalii peroxidici astfel formai reacioneaz cu alte molecule de acizi grai nesaturai determinnd reacii de peroxidare n lan.Rcirea pn la limita de congelare ntrzie dar nu previne rncezirea. Cu ct temperatura de rcire este mai cobort i timpul de pstrare mai scurt, rncezirea este mai puin intens.Temperaturile de refrigerare sczute inhib activitatea enzimatic. Procesele de proteoliz i glicoliz anaerob din carne sunt ncetinite. Activitatea lipazelor este mai puin influenat de rcire. n general refrigerarea i depozitarea sub form refrigerat a crnii i a produselor din carne nu determin scderea valorii nutritive.Congelarea Congelarea reprezint procesul de rcire la temperaturi inferioare punctului de solidificare a apei din produs (carne sau alte produse de origine animal), deci o rcire cu formare de cristale de ghia. Ghiaa se formeaz prin agregarea unor molecule de ap ntr-o particul ordonat nucleu de cristal, n condiii de subrcire a apei. La temperaturi foarte apropiate de temperatura de congelare are loc creterea nucleelor de cristal. Viteza de cretere a cristalelor de ghea este determinat n primul rnd de temperatura i de viteza de preluare a cldurii produsului (crnii).Odat cu scderea temperaturii vscozitatea fazei congelabile din carne crete i ca urmare viteza de cretere a cristalelor scade (ali parametrii de reacie rmnnd constani. Dac diferena de temperatur dintre suprafaa crnii i faza nc necongelat crete datorit scderii temperaturii la suprafaa ei, viteza de cretere a cristalelor de ghea crete.n cazul rcirii prin congelare coeficientul de temperatur Q10 variaz n limitele mult mai largi Q10 = 10 15, comparativ cu refrigerarea.Viteza de congelare reprezint viteza cu care avanseaz frontul de formare a cristalelor de ghea de la suprafaa crnii sau produsului spre interior. Se msoar n cm/h sau m/h la punctul crioscopic (temperatur caracteristic).Congelarea se poate face lent cnd predomin cristalizarea apei intracelulare sau rapid.

Metodele de congelare pot fi clasificate n funcie de viteza medie linear de congelare (Wm) definit prin relaia:

cm/h sau m/h

unde 0 este cea mai mic distan dintre centrul termic (punctul cu temperatura cea mai ridicat la un moment dat) i suprafaa produsului n cm sau m.0 reprezint durata (ore) congelrii de la temperatura iniial uniform de 0oC pn la temperatura care trebuie atins n centrul termic.Conform acestui criteriu congelarea poate fi: lent, rapid, foarte rapid i ultrarapid.Viteza minim de congelare a crnii trebuie astfel stabilit nct s fie evitate modificri biochimice i microbiologice nedorite.Cnd temperatura medie a crnii este egal cu temperatura la care se va face depozitarea congelarea se consider ncheiat.Congelarea reprezint una din cele mai eficiente metode de conservare a crnii. Uzual se face la 18oC. Congelarea comercial se face la 29oC. Numai carnea post rigor se preteaz la congelare. Prin congelare durata permis de pstrare a produselor de origine animal crete de 5 pn la 50 ori fa de refrigerare.Pe parcursul congelrii crnii, datorit temperaturilor sczute, se produc transformri care conduc la modificarea unor parametrii histologici, fizico-chimici, biochimici i biologici.Proteinele din carne sunt afectate de congelare deoarece prin nghearea parial a apei crete concentraia electroliilor celulari din faza necongelat. Ca urmare se modific sarcina electric a macromoleculelor proteice fiind favorizate interaciunile dintre molecule cu formare de agregate moleculare, ceea ce conduce la scderea solubilitii.Macromoleculele proteice care au caracter coloidal, n soluie sunt nconjurate de un strat protector de molecule de ap ntre care se manifest fore de respingere. n acest mod moleculele proteice sunt meninute n soluie (sol). Prin adugare de sruri neutre, cationii (Na+, K+, Mg2+, NH4+) fixeaz moleculele de ap din stratul protector i proteinele precipit reversibil, trecnd n gel (Fig. I.16.).

+ Protein 2 2 (Cation) (sol)

2

Protein (gel)

Cationi hidratai

Fig. Precipitarea reversibil a proteinelor + Protein 2 2 (Cation) (sol)

2

Protein (gel)

Cationi hidratai

Deoarece concentraia crescut de sruri, favorizeaz procesele de deshidratare, pe suprafaa moleculelor proteice se formeaz zone hidrofobe la nivelul crora se pot adsorbi acizi grai liberi. Solubilitatea proteinelor miofibrilare scade n cazul crnii congelate obinut din carne cald sau dup autoliz 24 ore la 4C, deoarece prin nghearea parial a apei concentraia electroliilor celulari crete, sarcina electric a moleculelor de actin i miozin se modific favoriznd interaciunile actin-miozin, deci scderea solubilitii proteinelor miofibrilare.Congelarea muchilor n stare cald reduce solubilitatea proteinelor sarcoplasmatice cu 15-20%, datorit att aciunii denaturante a concentraiilor mari de electrolii, ct i interaciunii cu alte molecule neproteice.n carnea congelat i depozitat n condiii normale, lipidele din esutul muscular sufer: procese de degradare hidrolitic sub aciunea lipazelor (lipoliz) cu formare de glicerol i acizi grai; procese oxidative care pot determina modificri superficiale ca: nglbenirea i mbrunarea grsimilor bogate n fosfolipide i modificri majore la nivel structural, ndeosebi la nivelul acizilor grai polinesaturai constitueni, pe contul crora se produce rncezirea acestor grsimi. Ca urmare a proceselor de rncezire se formeaz hidroperoxizi stabili la temperaturi sczute, care au capacitatea de a oxida vitaminele E mai puin stabile n condiii de congelare.

O OH Hidroperoxid

La temperaturile de congelare procesele biochimice din carne se desfoar mai lent comparativ cu cele care au loc la temperaturi mai mari de 0C, deoarece n esutul muscular congelat activitatea enzimatic este ncetinit n funcie de temperatur. Scderea temperaturii cu 10C este urmat de micorarea activitii enzimatice de 2-3 ori.Creterea concentraiei electroliilor celulari, ca urmare a congelrii, presupune att creterea concentraiei unor efectori enzimatici (ioni), inhibitori ai activitii enzimatice n faza necongelat, ct i creterea vscozitii acestei faze. Ca urmare, viteza de difuzie a reactanilor la nivelul membranelor celulare scade, iar concentraia substratelor crete. Congelarea i decongelarea induc modificri n concentraia de enzim i substrat, influennd posibilitatea interaciei enzim-substrat la nivelul situsului catalitic, conform reaciei generale:

ENZIM + SUBSTRAT [ ENZIM SUBSTRAT ] ENZIM+PRODUS Enzimele proteolitice nu sunt distruse prin congelare. Activitatea lor rmne relativ intens, dar se poate micora, n funcie de temperatura de congelare, valoarea pH-ului i durata de depozitare a crnii.n timpul proceselor de congelare, depozitare i decongelare au loc pierderi de vitamine. Astfel, n cazul crnii de vit congelate i pstrate 4 ani au fost evideniate pierderi de 20% tiamin (B1), 15% riboflavin (B2), n timp ce piridoxina (B6) nu a fost afectat.n timpul congelrii i depozitrii crnii congelate glicogenul se poate transforma pe dou ci care se desfoar simultan, dar cu intensiti diferite: calea Emden-Mayerhof i calea glicolizei anaerobe.Calea Emden-Mayerhof (intens) (vezi pg. 46.).Calea glicolizei anaerobe (cu intensitate mai mic) (vezi pg. 41.).

Glicogen Decongelarea Decongelarea reprezint procesul de readucere a produselor conge-late (carne, produse din carne) la o stare ct mai apropiat de cea refrigerat, o stare care corespunde unei temperaturi superioare punctului de congelare. Carnea decongelat nu mai prezint toate caracteristicile crnii refrigerate deoarece prin acest proces se produc modificri de natur fizic, biochimic i microbiologic. Au din punct de vedere biochimic loc insolubilizri de proteine, reacii de oxidare i peroxidare lipidic etc.Pe parcursul decongelrii crnii cristalele de ghea se transform n lichid care are efect de diluare. n aceste condiii concentraia ionilor care inhib activitatea enzimatic scade. Concentraiile de enzim i substrat se modific. Viteza reaciilor enzimatice crete. Procesul de glicogenoliz catalizat de enzimele glicolitice, activate de ionii de clor, se intensific rezultnd glucide reductoare (glucozo-1-fosfat i glucozo-6-fosfat). Exist o proporionalitate invers ntre viteza de acumulare a glucidelor reduc-toare n carne i temperatura de congelare.Prin decongelare i pstrarea crnii n stare decongelat apar modi-ficri n coninutul de aminoacizi. Au fost evideniate acumulri de fenilala-nin, tirozin i diminuri ale concentraiilor de alanin i acid glutamic.Sucul rezultat prin congelare conine 1,4-3,1% proteine, vitamine ca: tiramin 12,2%, riboflavin 10,3%, niacin 14,5%, piridoxina 33,2%, acid folic 8,07% i ali compui.Decongelarea se face fie n scopul consumului de carne, fie n scopul prelucrrii i obinerii de produse derivate.