Высшее образование

84 
По скорости замораживание подразделяют на медленное (до 0,01 м/ч), ускоренное 
(от 0,01 до 0,05 м/ч), быстрое (от 0,05 до 0,1 м/ч) и сверхбыстрое (более 0,1 м/ч). 
При медленном замораживании сначала образуются кристаллы-затравки льда из 
межклеточного (межволоконного) тканевого сока относительно невысокой концентрации. 
Повышенное давление пара над переохлажденной, но еще не затвердевшей жидкостью 
внутри клетки вызывает диффузию водяного пара через стенки клеток, что приводит к 
конденсации его на поверхности кристаллов-затравок и образованию крупных кристаллов 
льда вне клеток, травмирующих ткани. Медленное замораживание приводит к полной потере 
свободной воды внутри клеток (процесс криоосмоса, или криоконцентрации). В 
замороженной таким образом ткани внутри клеток, потерявших упругость, находится 
незамерзший раствор, а весь образовавшийся лед — вне клеток. При этом количество 
поврежденных клеток превышает 70 %. 
При быстром замораживании образуются мелкие кристаллы льда, которые 
равномерно распределены по всей толще замораживаемого продукта. Вода почти без 
перемещения переходит в лед по месту ее нахождения до замораживания. При этом 
травмирующее действие кристаллов на клетки и ткани минимально. 
При ультрабыстром замораживании 90 % всех кристаллов льда формируется внутри 
клеток при минимальном повреждении ткани. 
Существует несколько теорий, объясняющих механизм повреждения клеток и 
тканей при замораживании различными факторами: 
механическим — давление образующихся кристаллов льда на строение тканей; 
осмотическим — чрезмерная дегидратация клеток; 
химическим — гиперконцентрация солей как вне, так и внутри клеток. 
Все эти факторы — результат кристаллизации воды и перехода ее в лед. 
В последнее время наибольшее распространение получили две теории — 
механическая и солевой денатурации (химическая). 
По механической теории травмирование клеток вызывает механическое действие 
кристаллов льда, особенно внеклеточных. 
При медленном замораживании процесс кристаллообразования начинается при 
определенной температуре (ниже криоскопической) прежде всего в межклеточных и 
межволоконных пространствах, жидкость в которых имеет более высокую криоскопическую 
точку из-за меньшей концентрации солей и органических веществ и слабее связана с 
гидрофильными коллоидами продукта. 
Появление кристаллов льда приводит к увеличению концентрации веществ в слое 
раствора, прилегающем к поверхности кристаллов. Вследствие разности концентраций 
раствора внутри и вне клеток возникают отток влаги из волокон и клеток и намораживание 
ее на поверхности кристаллов. 
Расширение воды при превращении ее в лед 9приводит к сдавливанию волокон и 
клеток, что вызывает дополнительный отток воды из них. Этот процесс продолжается до тех 
пор, пока температура не станет достаточно низкой, чтобы началось кристаллообразование 
внутри волокон и клеток, где остается уже небольшое количество влаги в 
концентрированном растворе. 
При быстром замораживании теплота отводится более интенсивно. Прежде чем 
успеет активно развиться миграционный процесс, температура внутри волокон и клеток 
становится достаточно низкой, чтобы в соответствии с концентрацией раствора началось 
кристаллообразование. Таким образом, быстрое замораживание приводит к затвердеванию 
влаги без значительного ее перераспределения. 
Повышение скорости замораживания сокращает миграцию влаги, вызывает 
образование большого количества мельчайших кристаллов, равномерно размещенных как в 
межклеточном пространстве, так и в клетках. 
Если температуру понижать очень быстро (v ≥ 100 °С/мин) до -120...-160 °С и ниже, 
кристаллизация почти не происходит. Вода переходит в стекловидное состояние. 
Температура, при которой скорость роста кристаллов уменьшается, равна приблизительно
-90 
°С. 

85 
Стекловидное состояние отличается от кристаллического тем, что молекулы 
вещества распределяются хаотически, а не по определенному стереометрическому плану, 
как это происходит при кристаллизации. 
При стекловидном состоянии ткань приобретает некоторые свойства твердого тела. 
Это состояние менее устойчиво в термодинамическом смысле, поэтому со временем при 
небольшом повышении температуры наблюдается постепенный переход из стекловидного к 
кристаллическому состоянию, сопровождающийся небольшим выделением теплоты 
(девитрификация). 
При витрификации помимо аморфного (стекловидного) льда образуется небольшое 
количество мельчайших его кристаллов, неуловимых при оптических методах исследования. 
Это явление получило название «аморфизация». 
Стекловидную массу можно сохранить только при температуре ниже -130°С. 
При быстром нагревании стекловидное состояние может перейти в жидкое, минуя 
кристаллическое. Таким образом, минуя структурный распад, который наступает после 
внутриклеточной 
кристаллизации, 
а 
также 
при 
внутренней 
миграционной 
перекристаллизации после первоначального процесса замораживания, можно с помощью 
сверхбыстрого охлаждения предотвратить травмы клеток и достиг обратимости процесса, от 
которого зависит максимальное сохранение качества продукта. 
Теория солевой денатурации (химическая) основывается на том, что в процессе 
льдообразования происходит перераспределение влаги в ткани и увеличивается 
концентрация солей в клетках. 
Под действием повышенной концентрации солей и ряда химических и коллоидных 
процессов происходят денатурационные 
И
зменения белковых веществ. 
При медленном замораживании концентрация солевых растворов в продукте выше и 
время их воздействия больше. А степень денатурации белков зависит от времени 
воздействия на них гипертонических растворов. При сверхбыстром замораживании это 
время сводится к минимуму. Денатурация белков происходит при температурах, близких к 
точке эвтектики растворов, и падении рН. Изменение величины рН в биологическом объекте 
при замораживании приводит к изменениям активности ферментов и скорости денатурации 
белка. 

жүктеу/скачать 4.17 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: