Efectele temperaturilor scazute asupra - sistemelor celulare de origine animala

Efectele temperaturilor scazute asupra - sistemelor celulare de origine animala

1. Procesele de racire si congelare a sistemelor celulare de origine animala

Sistemele celulare au o structura mai complexa si un grad de organizare mai ridicat in raport cu sistemele necelulare. In cazul produselor alimentare de origine animala elasticitatea tesuturilor de legatura si a peretilor celulelor este mai mare, iar continutul de apa este mai mic decat in cazul produselor vegetale.

In general, racirea pana la limita congelarii nu produce efecte fizice sau fizico-chimice negative.

Congelarea insa poate determina unele modificari care sunt in general ireversibile si depind de natura celulelor, continutul de apa, rezistenta membranelor celulelor, viteza de racire s.a. Aceste modificari sunt efectele actiunii mecanice a cristalelor de gheata formate si ale actiunii fizico-chimice a solutiilor care se concentreaza in urma separarii apei prin solidificare.

Pe masura ce temperatura produsului scade sub punctul de congelare, creste continutul in gheata (tabelul 2.3.) si implicit cresc concentratiile in substante solubile si suspensii in faza lichida ramasa nesolidificata.

Efectele mecanice ale cristalelor de gheata constau in distrugerea sau deformarea peretilor celulelor si in dislocari mecanice. Cristalele de gheata incep sa se formeze mai intai in spatiile intercelulare datorita punctului de congelare mai ridicat al solutiilor apoase dintre celule si a capacitatii mici de subracire.

Tabelul 2.3. Procentul de gheata din totalul continutului initial de apa in produs, la

diferite temperaturi

In functie de viteza de congelare, temperatura finala si compozitia tesuturilor produsului, formarea cristalelor se poate produce numai intercelular (cazul congelarii carnii la temperaturi egale sau cu putin mai scazute decat cele corespunzatoare palierului de congelare) sau si intracelular. In cazul congelarii intracelulare efectele mecanice constau in rupturi sau perforari ale membranelor celulare, dislocari structurale in nucleu si in protoplasma.

Daca congelarea se face rapid, atunci se formeaza cristale de gheata de dimensiuni foarte mici, iar efectele mecanice ale acestora sunt reduse. Depozitarea produselor congelate rapid poate determina in timp, o recristalizare cu cresterea dimensiunilor cristalelor, producandu-se modificari structurale mai importante, in primul rand fiind afectati peretii celulelor.

Daca congelarea este lenta, predominand cristalizarea intercelulara, atunci se produce un efect de migrare a apei din interiorul celulelor, printr-un fenomen de osmoza, catre spatiile intercelulare. Acest efect poarta denumirea de efect de plasmoliza. Pierderile de suc la decongelare sunt net mai mari in cazul produselor congelate lent fata de cazul produselor congelate rapid.

2. Modificari biochimice post-mortem si fizico-chimice in tesuturile musculare

2.1. Fenomenul de rigor mortis

Atat timp cat organismul unui animal este in viata, oxigenul este transportat de catre sange in organism, iar glicogenul este transformat in glucoza, care la randul ei este transformata in acid lactic, iar in final in dioxid de carbon si apa, cu cedare de energie. pH-ul organismului viu este egal cu 7. Dupa sacrificare, circulatia sangelui inceteaza si in consecinta oxigenul nu mai este transportat catre muschi. Imediat dupa sacrificare, pentru o perioada foarte mica de timp, muschii mamiferelor, pasarilor si pestilor sunt relaxati, moi, elastici si flexibili. Dupa aceasta perioada de timp scurta, ei devin duri, rigizi si se contracta. Carnea este tare la mestecat, isi pierde gustul, iar supa rezultata la fierberea ei este tulbure. Aceasta stare impreuna cu toate modificarile chimice care o determina poarta denumirea de rigormortis.

Intr-un interval de timp, mai mic in general de 24 ore dupa sacrificare, in muschi se produc o serie intreaga de transformari chimice. Glicogenul este transformat in acid lactic prin glicoliza anaeroba, fosfocreatina (PC) este eliberata in primele cateva ore, se reduce concentratia de adenozintrifosfat. (ATP), se formeaza numeroase legaturi intre actina si miozina, proteinele sarcoplasmatice precipita. Odata cu cresterea numarului de legaturi dintre actina si filamentele de miozina, elasticitatea muschiului scade. Acumularea de acid lactic in muschi in timpul glicolizei post-mortem, determina scaderea pH-ului la valori de 56 pentru mamifere, 5,75,9 pentru pasari si 5,56,6 pentru peste. Reducerea pH-ului si mentinerea in domeniul, acid au un efect de intarziere a dezvoltarii microorga­nismelor si in consecinta este evitata alterarea carnii in aceasta perioada de timp. Totusi scaderea pH-ului are si efecte negative cum ar fi denaturarea unor proteine. O consecinta notabila a denaturarii acestor proteine ca si scaderea pH-ului si a concentratiei de ATP in timpul instalarii de rigor mortis este o mai scazuta capacitate de retinere a apei, fapt care conduce la pierderi de suc la carcase sau la carnea transata. Conditiile in care incepe sa se instaleze starea de rigor mortis influenteaza fragezimea, suculenta si capacitatea de retinere a apei mai mult decat alti factori. Dintre aceste conditii cel mai important factor este temperatura, urmand apoi specia, rasa, varsta, animalului, natura muschiului, tratamentele ante-mortis si post-mortis, momentul transarii si depozitarii s.a.

In conditiile de aplicare a racirii dupa sacrificare, starea de rigor mortis poate fi complet atinsa in 524 ore la vita, 18 ore la porc, 10 ore la miel, 122 ore la peste, in functie de factorii mai sus amintiti.

In conditii de neaplicare a racirii dupa sacrificare, durata de instalare a starii de rigor mortis complet este mult mai mica (25 ore la vita).

Datorita utilitatii cunoasterii lor la aplicarea tehnologiilor frigorifice pentru carnea de bovine, ovine, peste s.a., in continuare se vor analiza pe scurt principalele aspecte legate de procesele si fenomenele starii de rigor mortis.

2.2. Rigiditatea musculara

Gradul de contractare a muschilor in perioada de dupa sacrificare are implicatii asupra calitatii carnii prin rigiditatea remanenta (ramasa dupa incetarea starii de rigor mortis).

Rigiditatea musculara poate fi de mai multe tipuri:

rigiditatea la temperatura inalta datorata temperaturilor ridicate dinaintea si la inceputul instalarii starii de rigor mortis in muschii mamiferelor, pasarilor, pestilor,  temperaturi care accelereaza extinderea legaturilor dintre actinia si filamentele de miozina. Poate fi determinata, la carnea de porc si pasare, de temperaturi prea ridicate sau durate prea mari la oparire sau durate prea mari dintre sacrificare si inceputul racirii. Contractarea la temperaturi inalte conduce la pierderi mari de suc la transare si dezosare si la rigiditate remanenta;

rigiditatea la temperaturi moderate care se instaleaza la temperaturi cuprinse intre 14 si 20°C, la muschii de vita, miel, pasari;

rigiditatea la rece care se instaleaza la muschii de miel, vita, si pui la temperaturi intre 1011°C inainte ca valoarea pH-ului sa fi scazut sub 5,96,2, adica inainte sa se fi atins starea de rigor mortis. Acest tip de contractare a muschilor este mai puternica si mai putin reversibila decat precedentele tipuri de contractari. Pentru evitarea contractarii la rece se recomanda mentinerea carnii la +15°C pentru cateva ore, stimularea electrica a carcaselor, intarzierea contractarii fibrelor prin metode speciale de atarnare a carcaselor, intinderea mecanica sau congelarea ultrarapida urmata de o depozitare la -3°C. In mod obisnuit contractarea la rece nu se instaleaza la muschii de porc sau la pesti;

rigiditatea la decongelare care se produce la decongelarea muschilor congelati in prealabil in faza de perigor si care se poate produce atat la carnea de mamifere cat si la cea de pasare si la pesti. Acest tip de contractare este cel mai puternic in raport cu celelalte tipuri.

2.3. Glicoliza anaeroba

Dupa viteza cu care au loc fenomenele de instalare a starii de rigor mortis, glicoza anaeroba poate fi:

glicoliza moderata caracterizata printr-o scadere treptata a pH-ului si un rigor normal. Valorile finale ale pH-ului in cazul glicolizei moderate sunt de 5,46 (dupa 1824 ore de la sacrificare) pentru vita, 5,66,2 (8 ore de la sacrificare) pentru porc, 5,66 pentru pui si de 6,26,8 pentru marea majoritate de specii de peste. Muschii care au suferit o glicoliza moderata au o consistenta ferma,o culoare normala si uneori o suprafata umeda,o capacitate de retinerea apei usor scazuta ceea ce determina pierderi moderate de suc dupa taiere sau decongelare;

glicoliza rapida caracteristica unor ritmuri ridicate de dezvoltare a starii de rigor. Muschii care au suferit o glicoliza rapida au o consistenta moale, o culoare pala si sunt foarte exudativi, capacitatea de legare a apei fiind foarte redusa;

glicoliza lenta caracteristica unor ritmuri scazute de dezvoltare a starii de rigor. Muschii care au suferit o glicoliza lenta au o culoare inchisa,o suprafata uscata, sunt tari la pipait, iar pH-ul, la sfarsitul glicolizei, este mult mai ridicat fata de o glicoliza moderata, capacitate ridicata de legarea apei si in consecinta pierderile de suc la taiere sunt practic nule, dar prezinta o stabilitate microbiologica scazuta datorita pH-ului ridicat, o structura celulara inchisa care nu permite penetrarea sarii si un gust oarecum deficitar.

Fenomenul de rigor mortis si tehnologia de racire

Pentru a se obtine o calitate mai buna a carnii este necesar, asa cum rezulta din cele spuse mai inainte, ca glicoloza anaeroba post mortem sa fie de tipul moderat, iar contractarea muschilor sa fie de tipul rigiditatii la temperaturi moderate. Utilizarea adecvata a temperaturilor scazute poate contribui la obtinerea acestora.

O racire imediata dupa sacrificare poate preveni dezvoltarile anormale ale rigorului (contractarea la temperatura inalta si glicoliza rapida), poate asigura calitatile sanitare ale carnii si poate micsora pierderile in greutate prin evaporare. Racirea rapida a carcaselor de carne dupa sacrificare, desi prezinta avantajele de mai sus, poate determina insa (in cazul carnii de vita si ovine) fenomenul de contractare la rece. De aceea, pentru a face posibila racirea prompta si rapida, cu temperaturi scazute ale aerului, tehnologiile moderne includ ca faza obligatorie in cazul carnii de bovine, stimularea electrica a carcaselor de carne. Aceasta faza are loc imediat dupa sacrificare si consta in aplicarea unor curenti electrici carcaselor, in urma carora toate procesele biochimice postmortem din muschi se desfasoara cu o viteza mult mai mare. In acest fel, este posibila refrigerarea rapida a carcaselor de carne cu toate avantajele economice si de calitate care rezulta din aceasta.

3. Modificari biochimice si chimice in grasimile de origine animala

Principala modificare care se poate produce in grasimile de origine animala este rancezirea. Ea poate fi de tip oxidativ sau hidrolitic. Dezvoltarea rancezirii oxidative este cauzata de acumularea de compusi de carbon formati in timpul autooxidarii lipidelor din muschi. Rancezirea de tip hidrolitic se produce prin hidrolizarea enzimatica a grasimilor cu eliberare de acizi grasi. Rancezirea hidrolitica este de cele mai multe ori de natura biochimica in timp ce rancezirea oxidativa este cel mai adesea de natura pur chimica.

Racirea produselor alimentare de origine animala pana la limita de congelare intarzie aparitia rancezirii dar nu o previne. Depozitarea in stare refrigerata determina o hidrolizare lenta cu formare de acizi grasi si o oxidare care conduce in final, daca durata depozitarii este suficient de mare, la aparitia rancezirii. Din acest motiv, durata maxima admisibila de depozitare a celor mai multe dintre produsele de origine animala este determinata de gradul de stabilitate a grasimilor pe care le contin. Astfel, durata maxima admisibila de depozitare este mai mare la carnea de vita, miel, pasare si mai redusa la unt, carne de porc si peste.

Cu cat temperatura de depozitare este mai scazuta, cu atat fenomenul de rancezire a grasimilor este mai putin intens. Astfel, procentele de grasimi hidrolizate scad de la 11,29% la 40°C, la 2,26% la 0°C si la 0,7% la -10°C.

Pierderile calitative datorate rancezirii hidrolitice sunt mai reduse decat cele datorate rancezirii oxidative.

Produsele alimenatre grase care au o mare susceptibilitate la rancezirea oxidativa, pot fi protejate suplimentar prin ambalare sub vid, ambalare in materiale impermeabile la oxigen si lumina, glasare, prin depozitare in atmosfera neutra sau prin adaugare de substante antioxidante.