Изменение состава и свойств плодов и овощей при замораживании

122 
параметров процесса, а также качественных характеристик плодов и овощей. Специфика 
состава и строения плодов и овощей, особенности и взаимосвязь протекающих в них физико-
химических и биохимических реакций оказывают существенное влияние на сохранение их 
свойств. 
При замораживании вода превращается в лед, что изменяет осмотические условия и 
резко сокращает скорость большинства биохимических процессов в плодах и овощах. 
Замораживание приводит к повышению концентрации растворенных веществ вследствие 
миграции влаги из микробной клетки во внешнюю среду на
первой стадии и к 
внутриклеточной кристаллизации воды на последующих стадиях, а также нарушению 
согласованности биохимических реакций за счет различий в степени изменения их ско-
ростей. 
Устойчивость микробной клетки к замораживанию зависит от вида и рода 
микроорганизмов, стадии их развития, скорости и температуры замораживания состава 
среды обитания. Наиболее высокая степень отмирания микроорганизмов наблюдается при 
температуре -4...-6 °С, а их рост и размножение полностью исключаются при -10...-12 °С. В 
этих условиях плоды и овощи не подвергаются микробиологической порче, хотя полного 
уничтожения микроорганизмов не происходит. В замороженных ягодах или фруктово-
ягодных соках при температуре хранения выше -8 
0
С под действием дрожжей происходит 
спиртовое брожение и накапливается спирт. 
При определении условий и режимов замораживания стремятся максимально 
учитывать особенности свойств и строения плодов и овощей, чтобы достичь максимальной 
обратимости процесса. 
Особенности состояния плодов и овощей при замораживании обусловливаются 
фазовым переходом воды в твердое состояние и повышением концентрации растворенных в 
жидкой фазе веществ. Процесс кристаллообразования приводит к изменению физических 
характеристик плодов и овощей, сопровождающемуся изменениями физико-химических, 
биохимических и морфологических свойств. 
Размер, форма и распределение кристаллов льда в структуре плодов и овощей 
зависят от их свойств и условий замораживания. Состояние мембран и клеточных оболочек, 
их проницаемость, ионная, молярная концентрация растворенных веществ отдельных 
структурных образований растительных тканей, степень гидратации основных компонентов 
предопределяют особенности распределения льда в системе, размер и форму кристаллов. 
Более низкая концентрация растворенных веществ в межклеточном пространстве 
определяет разницу в значениях криоскопических температур структурных элементов, 
вследствие чего кристаллы льда формируются в первую очередь в межклеточной жидкости. 
При температуре ниже точки замерзания водяной пар в
крупных межклеточных 
пространствах начинает конденсироваться в виде капелек влаги на прилегающих клеточных 
стенках. Эта вода и превращается в первые микроскопические кристаллики льда, которые 
распространяются, обволакивая стенки клеток. Кристаллы разной формы (в виде линз, 
разветвленные и др.) разрастаются между клетками эпидермиса и паренхимы. Процесс 
сопровождается повышением осмотического давления вследствие роста концентрации 
растворенных в жидкости солей, что, в свою очередь, обусловливает миграцию влаги из 
клеток. Дальнейший рост кристаллов происходит за счет влаги, содержащейся в клетках, что 
объясняется разницей в давлении пара поверхности разных кристаллов. 
При понижении температуры в клетках сначала наступает состояние 
переохлаждения, а затем спонтанно возникают центры кристаллизации, приводящие к 
образованию внутриклеточного льда. Граница перехода из одного агрегатного состояния в 
другое обусловлена не только концентрацией раствора, свойствами отдельных его 
компонентов, но и рядом других факторов. Так, в тонких капиллярах воду можно 
переохладить до -20 °С. Граница переохлаждения отдельных растворов пищевых продуктов 
различна, а температура ниже этой границы или механическое встряхивание приводят к 
очень быстрому, практически массовому превращению воды в лед. 
При медленном замораживании с образованием крупных кристаллов вне клеток 
изменяется первоначальное соотношение объемов за счет перераспределения влаги и 

123 
фазового перехода воды. Быстрое замораживание предотвращает значительное 
диффузионное перераспределение влаги и растворенных веществ и способствует 
образованию мелких, равномерно распределенных кристаллов льда. 
С изменением скорости замораживания по мере перемещения границ фазового 
перехода от периферии к центру продукта изменяются размер и характер распределения 
кристаллов льда. Наиболее мелкие кристаллы образуются в поверхностных слоях продукта. 
Максимальное кристаллообразование в плодах и овощах происходит при 
температуре от -2 до -8 
0
С. При быстром прохождении этого интервала можно избежать 
значительного диффузионного перераспределения воды и образования крупных кристаллов. 
Степень повреждения тканевых структур плодов и овощей при замораживании зависит от 
размеров кристаллов льда и физико-механических превращений, протекающих в тканях на 
молекулярном уровне. 
На размер кристаллов льда и характер их распределения между структурными 
элементами существенно влияют состав и свойства плодов и овощей. Так, лук, картофель и 
некоторые другие овощи покрыты плотной естественной оболочкой, что способствует 
переохлаждению, тогда как капуста белокочанная, не имеющая такой оболочки, не 
переохлаждается из-за крупных межклетников и большого содержания свободной воды. 
Сильное влияние на характер кристаллообразования оказывает также степень 
зрелости плодов. В недозрелых плодах содержится значительное количество свободной воды 
и происходит в основном внутриклеточная кристаллизация, что губительно действует на 
клетки. В созревших плодах накапливается пектин, обладающий высокими гидрофильными 
свойствами. Он связывает значительное количество воды и способствует образованию 
гелеобразной структуры, что положительно сказывается на обратимости процесса 
замораживания. 
Замороженные плоды и овощи приобретают новые свойства: твердость (следствие 
превращения воды в лед), плотность, интенсивность и яркость окраски (результат 
оптических эффектов) и др.; кроме того, значительно изменяются их теплофизические 
свойства. 
Вследствие снижения кинетической энергии молекул при понижении температуры, 
повышения вязкости внутриклеточной жидкости, уменьшения растворимости газов и 
диффузии веществ значительно снижается скорость химических реакций, однако полное 
прекращение их возможно только при абсолютном нуле (-273 °С). 
При постепенном вымораживании влаги в жидкой фазе продукта повышается 
концентрация минеральных солей (электролитов), агрессивных по отношению к белкам и 
оказывающих наиболее повреждающее действие на ферментные системы. При этом 
происходит как ускорение, так и замедление отдельных реакций, меняется их 
направленность. В первую очередь при замораживании повреждаются ферментные системы 
дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования митохондрий, вследствие чего 
исчезают основные жизненные функции: дыхание и способность к генерации энергии. 
Поскольку при замораживании плодов и овощей окислительно-восстановительные 
процессы, присущие свежим продуктам, сдвигаются в сторону окислительных реакций, 
качество полученного продукта зависит в основном от степени активности оксидоредуктаз, 
среди которых особое значение имеют полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, каталаза и 
пероксидаза. 
Деятельность ферментов является, пожалуй, основной причиной появления 
посторонних привкусов в продуктах. При этом, как правило, снижается содержание 
крахмала и витамина С, увеличиваются кислотность и количество редуцирующих сахаров, в 
результате ферментативного потемнения изменяется окраска продукта, ухудшаются 
консистенция, вкус, запах. 
Из-за разрушения части ферментов при замораживании нарушаются 
сбалансированность и координация отдельных реакций, их синхронность. При этом 
устойчивая к изменению рН инвертаза проявляет активность в широком диапазоне (3 — 7,5), 
что инициирует реакции накопления сахаров в замороженных плодах и овощах. 

124 
Сохранение активности пектолитических ферментов способствует повышению 
гидрофильных свойств коллоидов и уменьшению степени повреждения клеток. В 
зависимости от вида продукта они оказывают различное действие: в ткани сливы эти 
ферменты теряют активность и замороженный продукт имеет плотную консистенцию, в 
яблоках же их активность приводит к размягчению ткани. 
Каталаза и пероксидаза катализируют дегидрирование аминокислот, фенолов, 
аминов, флавонов и др., при этом ухудшается качество плодов и овощей, которые 
приобретают посторонние привкусы. Каталаза и пероксидаза часто действуют 
антагонистически по отношению друг к другу. Так, в неразрушенных тканях каталаза 
тормозит действие пероксидазы; в разрушенных действие последней более активно. В 
отдельных случаях эти ферменты оказывают одинаковое действие. 
Некоторые ферменты (липаза) сохраняют активность даже при очень низких 
температурах. 
Изменения углеводов при замораживании в значительной степени зависят от их 
состава. Так, имеются сведения, что высокомолекулярные углеводы в процессе 
замораживания подвергаются агрегатированию. Для систем, богатых крахмалом, характерно 
снижение способности связывать воду. 
Изменение состава и содержания витаминов при замораживании зависит от их 
химической структуры, вида и строения ткани. Потери витаминов имеют место при 
предварительной обработке сырья и непосредственно в процессе замораживания. Наиболее 
устойчивы к замораживанию тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, каротин. 
Непосредственно при замораживании теряется около 10 % витамина С, а с учетом 
подготовки сырья (бланширование, мойка и др.) потери могут составить до 20 — 30 %. 
Сохранению витамина С при замораживании способствует интенсификация процесса. 
При замораживании плодов и овощей в неупакованном виде неизбежны 
поверхностное испарение и сублимация части воды, что приводит к усушке продукта. Так, 
при замораживании разных видов неупакованных плодов и овощей в туннельном морозиль-
ном аппарате с принудительной циркуляцией воздуха при -35 °С потери массы колеблются 
от 0,2 до 0,9 %. 

жүктеу/скачать 4.17 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: