Физико-химические и биохимические изменения при копчении

Физико-химические и биохимические изменения, происходящие при копчении рыбы и мяса.
Физико-химические изменения, происходящие в процессе копчения, связаны с тепловым воздействием, влиянием посолочных веществ и значительным обезвоживанием, а также насыщением тканей компонентами коптильной среды. Все это приводит к формированию характерных копченых свойств и некоторому консервированию продукта.

В ходе копчения одни компоненты коптильной среды осаждаются на поверхности продукта, другие проникают внутрь. В процессе диффузии часть компонентов не меняет своей химической природы, а часть вступает в различные взаимодействия с веществами ткани. Кислоты, содержащиеся в дыме, подкисляют продукт, снижая его pH до 5,7—5,2. Альдегиды и кетоны коптильного дыма активно взаимодействуют со свободными аминогруппами полипептидов. Так, формальдегид, количественно преобладающий в группе альдегидов, образует в конечном итоге моно- и диметильные соединения.
Взаимодействуя с двумя аминогруппами двух пептидных цепей, формальдегид связывает их метиленовыми мостиками. Физически это выражается в упрочнении ткани и по характеру действия похоже на процесс дубления. Дубящее действие на ткани оказывают также фенолы, реагирующие с аминокислотными остатками и другими функциональными группами белков.
Копчение при высокой температуре (полугорячее и горячее) от 40 до 170 °C сопровождается разной степенью денатурации белков и освобождением скрытых функциональных групп (сульфидных, карбоксильных, аминных, окси- и др.), которые вступают во взаимодействие с коптильными компонентами. В результате наблюдаются необратимая дегидратация, коагуляция части белков саркоплазмы и миофибрилл мышечных тканей, в связи с чем уменьшается влагоудерживающая способность ткани, продукт лучше обезвоживается и уплотняется.
Наиболее сильные изменения при копчении претерпевает коллаген. Фибриллы мышечных тканей вначале изменяют свою пространственную упаковку. При этом водородные связи разрушаются и освобождаются функциональные группы, вступающие в реакции с компонентами дыма. Под действием альдегидов, кетонов и фенолов протекают превращения, называемые дублением. Коллаген оболочек и кожи у рыб в этом случае играет защитную роль, связывая ряд активных коптильных веществ и препятствуя их диффузии внутрь продукта. Особенно это важно при непродолжительном горячем копчении.
Одновременно под действием высокой температуры коллагеновые молекулы обезвоживаются. В конце копчения резко изменяется их структура, в результате оболочка становится тонкой, полупрозрачной, кожа у рыбы подсыхает и легко отделяется от мышечных тканей.
Поверхность копченого продукта приобретает характерный цвет от светло-золотистого до темно-коричневого.
Биохимические изменения при копчении связаны с действием поваренной соли, нитритов, тканевых и микробиологических ферментов, компонентов дыма и температуры процесса. Глубина изменений определяется видом продукта и способом копчения.
На стадии копчения до 40 °C ускоряются реакции, катализируемые ферментами мышечных тканей и микроорганизмов, — протеолиз, липолиз, денитрификация и др. По мере повышения температуры постепенно развиваются денатурация белков и инактивация ферментов.
В результате денатурации освобождаются скрытые функциональные группы белков, в частности SH-группы, обладающие редуцирующими свойствами. Под влиянием микроорганизмов, а также редуцирующих соединений из нитритов, добавляемых при посоле мяса теплокровных животных, освобождаются оксиды азота, что приводит под действием высокой температуры при участии окрашенных веществ дыма к интенсификации окраски внутренних слоев мяса.
Оксимиоглобин при нагревании мяса теряет адсорбционно связанный кислород (последний вовлекается в окислительные реакции) и переходит в миоглобин, а затем вследствие взаимодействия с NO превращается в NO—миоглобин. Под действием высокой температуры он деструктурируется с образованием NO—гемохромогена, придающего розово-красную окраску копченому соленому мясу.
При холодном копчении (18—23 °C) изменения миоглобина способствуют появлению вишнево-красной окраски, так как содержащийся в дыме СО способствует образованию СО-миоглобина, окрашенного в вишневый цвет.
Продолжительное холодное копчение сопровождается более глубокой, чем при горячем копчении, ферментацией — протеолизом мышечной ткани. Структура ткани нарушается, консистенция становится мягче, нежнее.
Жиры, содержащиеся в мышечной ткани, при копчении активно сорбируют коптильные компоненты (карбонилы и особенно фенолы). Концентрация фенолов в жировой ткани может достигать 20 мг%. В результате антиокислительного действия фенолов в жирах тормозятся окислительные реакции, особенно под влиянием гомологов пирогаллола. Продукты взаимодействия фенолов с радикалами жиров имеют характерный привкус, что вносит специфический оттенок во вкусо-ароматические ощущения.
В ходе копчения, особенно горячего, продукты теряют некоторое количество витаминов — 15—20 % тиамина, рибофлавина, ниацина.
Анализ накопленных данных позволяет предложить концепцию созревания продукции холодного копчения.
Процесс формирования специфических свойств продукции холодного копчения можно условно представить в виде трех этапов:

1-й этап — посол: «стартовые» протеолитические и липолитические изменения тканевых ферментов и ферментов микрофлоры.
Характер этих процессов определяется природой составляющих в системе и количеством поваренной соли (биотехнологическая фаза);

2- й этап — собственно копчение: физические процессы, связанные с попаданием коптильных компонентов на продукт, протеканием химических реакций на его поверхности, обезвоживанием тканей (физико-химическая фаза);

3- й этап — хранение: массоперенос коптильных компонентов в глубь тканей, протекание основных химических реакций между составляющими субстрата, ингибирование тканевого ферментолиза и окислительных изменений в липидах, формирование основного микробиологического сообщества (собственно созревание).

Наиболее важным для качества является 3-й этап — собственно созревание. Готовый копченый продукт условно можно представить в виде смеси, включающей белки, полипептиды, аминокислоты, жиры, глицериды, различные альдегиды (из коптильной среды и вновь образующиеся), комплексы коптильных компонентов с аминокислотами, пептидами, белками и пероксидами, продукты ферментативного и микробиологического протеолиза и липолиза, коптильные ингредиенты в растворенном состоянии, небелковые азотсодержащие вещества, поваренную соль, тканевую жидкость и др.
В такой многокомпонентной системе большое значение для конечного качества имеют и видовые особенности продукта (жирность, характер распределения липидов, активность ферментов и т. д.). Нельзя забывать и о разнообразии химического состава коптильных сред, особенно при бездымном копчении. В каждом конкретном случае процесс индивидуален.