Тема 4. Строение, состав и свойства покровной ткани

2. Направления использования

В коже имеются потовые, сальные железы и волосяные луковицы.

К производным покровной ткани относят роговые образования: волос, шерсть, щетину, перо, пух, рога, копыта, когти и т. п.

Собственно кожа (шкура) состоит из трех слоев: наружного - эпидермиса (1-2 % от толщины шкуры); среднего - дермы (более 80 % толщины шкуры); нижнего - подкожной клетчатки (около 15 % толщины шкуры).

Эпидермис построен из эпителиальных клеток, ороговевших на поверхности. Дерма - основной слой шкуры. Она состоит из двух слоев: верхнего сосочкового и нижнего сетчатого. Сосочковый слой построен из рыхлой соединительной ткани, в которой расположены кровеносные сосуды, нервный аппарат.

Сетчатый слой дермы представляет собой плотную соединительную ткань, построенную из переплетающихся пучков коллагеновых волокон, среди которых расположены отдельные эластиновые волокна. Остальное пространство заполнено бесструктурным основным веществом.

Подкожная клетчатка представляет собой рыхлую соединительную ткань. Она соединяет основу кожи с фасциями и мышцами.

Каждый слой шкуры имеет особый химический состав.

Белковый состав основной части шкуры - дермы - составляет: коллаген - 33,2 % от массы шкуры; эластин - 0,34 %; альбумины и глобулины - 0,70 %; мукоиды - 0,16 %.

Основные компоненты дермы - белки соединительной ткани.

Специфическим белком шкуры и ее производных является кератин, химический состав и свойства которого зависят от происхождения. Кератин входит в состав эпидермиса шкуры, из кератинов построены ее производные: рога, копыта, волос, шерсть, щетина, пух, перо и т. д.

Кератины - очень прочные и устойчивые белки. Они нерастворимы в воде, растворах солей, кислот, органических растворителях, не гидролизуются под действием пищеварительных ферментов. Такая устойчивость объясняется своеобразным сочетанием аминокислот и строением белка.

В отличие от других белков кератины богаты остатками серосодержащей аминокислоты цистина, способной образовывать поперечные дисульфидные связи (-S-S-) между соседними полипептидными цепями. Эти связи ковалентные, и поэтому обладают большой прочностью.

Кератинсодержащее сырье содержит 7-9 % влаги, 0,5-3 % жира, 85-90 % белка. По аминокислотному составу кератин является полноценным белком.

Разрыв дисульфидных и других связей в кератине с образованием смеси полипептидев, дипептидов и свободных аминокислот достигается в ходе гидролиза при высокой температуре (больше 130 ^оС), кислотного и щелочного гидролиза.
2 Направления использования
Особенности состава и свойств покровной ткани и ее производных определяют направления их использования.

Шкуры животных применяют для получения кожевенного и шубно-ме-хового сырья.

Наличие большого количества коллагена в дерме шкур позволяет использовать их краевые участки для изготовления желатина, искусственных белковых оболочек.

Свиная шкурка, оставляемая на свиных полутушах при обработке свиней методом шпарки, нашла применение при производстве широкого ассортимента мясных продуктов как белковое сырье.

Рога, копыта, перо применяются для производства предметов широкого потребления (пуговиц, художественных изделий и т. п.).

На основе гидролиза кератинсодержащего сырья возможно получение смесей аминокислот, поверхностно-активных веществ для изготовления противопожарных жидкостей (пенообразователь), кормовой муки и др.

2. Химический состав жировой ткани

3. Свойства жиров

4. Пищевая и промышленная ценность жировой ткани

Жировая ткань накапливается, главным образом, в брюшной полости животных (сальник, околопочечный жир и др.), под кожей (подкожная клетчатка), между мышцами и в других местах.

Количество накапливающейся в туше жировой ткани зависит от вида, возраста, породы, пола, упитанности животного, анатомического происхождения части туши.

Прижизненные функции жировой ткани: защитная, структурная, питательная.Жировая ткань наряду с другими тканями входит в состав мяса и в значительной степени определяет его качество.

Средний химический состав свиной жировой ткани из разных участков туши приведен в табл. 5.

Рис. 5. Жировая ткань:

1 - жировая клетка; 2 - жировая капля; 3 - протоплазма;

4 - волокна соединительной ткани

Таблица 5

Состав ткани	Содержание, % от массы ткани
	В околопочечной ткани	В сальнике	В шпиге
Массовая доля: влаги белка жира	2,61 0,34 97,0	6,84 1,56 91,6	7,15 1,70 91,15

Наиболее важными компонентами жировой ткани являются жиры, составляющие иногда до 98 % массы ткани. В небольшом количестве в ней содержатся другие липиды, белки, ферменты, витамины, минеральные вещества.

Животные жиры представляют собой смесь однокислотных и разнокислотных триглицеридов. В состав триглицеридов тканевых жиров входят преимущественно жирные кислоты, содержащие 16-18 углеродных атомов. При этом в животных жирах количественно преобладают пальмитиновая, стеариновая и олеиновая жирные кислоты. Содержание полиненасыщенных жирных кислот в животных жирах относительно низкое.

Помимо триглицеридов среди липидов жировой ткани имеются фосфатиды, стерины, стериды (табл. 6).

В жирах содержатся каротины, близкие по свойствам к липидам. Они поступают в организм животных с растительными кормами. Каротины являются пигментами и окрашивают жиры в желтый цвет. Количество каротинов в жирах зависит от вида животных, их кормового рациона.

В небольших количествах в животных жирах содержатся витамины А, Е и Д. Каротин, витамины А, Е являются природными антиокислителями.

Белковые вещества жировой ткани, содержащиеся в небольшом количестве, являются в основном белками соединительной ткани: коллаген, эластин, муцины, в меньшем количестве альбумины и глобулины. Из ферментов для жировой ткани наиболее характерны липазы, катализирующие гидролиз жиров.

Процессы образования и разрушения водно-жировых дисперсионных систем имеют большое практическое значение.

Очень важен процесс эмульгирования жира при куттеровании фарша в ходе производства эмульгированных мясопродуктов (вареные колбасы и др.).

Способность жиров к эмульгированию играет решающую роль в усвоении их организмом. В этом смысле качество и пищевая ценность жира тем выше, чем лучше и легче он эмульгируется.

В процессе получения пищевых топленых жиров имеют место потери жира с водой за счет его эмульгирования при вытопке из жиросырья. Для разрушения эмульсий используют отсолку жира поваренной солью.

Растворимость жиров в органических растворителях используют для извлечения жира из сырья в ходе его технологической обработки (например, при получении желатина из кости), в лабораторной практике.

Животные жиры различного происхождения отличаются по температуре плавления. Температура плавления жира будет тем ниже, чем больше в его составе непредельных и чем меньше насыщенных жирных кислот, особенно стеариновой, поэтому температура плавления бараньего жира, содержащего до 62 % насыщенных кислот, выше, чем температура плавления свиного жира, в составе которого насыщенных кислот только 47 %. В свою очередь температура плавления жира влияет на усвояемость жиров. Так усвояемость свиного жира составляет 96-98 %, говяжьего - 80-84 %, бараньего - 80-90 %.

О степени непредельности жиров судят по йодному числу жира.

Химические свойства жиров определяются, главным образом, наличием эфирной связи между радикалом глицерина и радикалами жирных кислот, наличием или отсутствием двойных связей в структуре их радикалов.

Наличие эфирной связи делает возможными реакции гидролиза (омыления) при взаимодействии с водой, в результате чего расщепляется эфирная связь. Эта реакция протекает ступенчато с образованием сначала диглицеридов, затем моноглицеридов и глицерина. Последний образуется на глубоких стадиях гидролиза.

1 ступень

Реакция гидролиза жира обратима и, если нет ускоряющих факторов, скорость ее невелика, и по достижении равновесия реакция приостанав-ливается. Сдвиг равновесия в сторону гидролиза жира происходит в присутствии достаточно больших количеств воды (более 40 % к массе жира).

Скорость гидролиза жира возрастает с повышением температуры. Однако это ускорение приобретает значение лишь при температурах выше 100 ^оС и большой продолжительности нагрева, например, если жир нагревать при 250 ^оС в течение 2,5 часов, то он практически целиком гидролизуется.

Скорость гидролитических изменений жира возрастает в присутствии сильных кислот и щелочей.

Большое практическое значение имеет ферментативное ускорение гидролиза липазами, содержащимися в жировой ткани. Влияние липаз особенно велико при приближении к температурному оптимуму их действия (35-40 ^оС). Снижение температуры ниже 10 ^оС значительно ослабляет ферментативную активность липаз, но даже при отрицательных температурах она проявляется, хотя и в очень малой степени.

Ферментативный (автолитический) гидролиз жиров возможен в период сбора и накопления жиросырья перед вытопкой, при хранении охлажденного и замороженного мяса (так как жировая ткань - часть мяса), при длительной выдержке мяса в посоле. Довольно глубоко гидролизуется жир при изготовлении и хранении сырокопченых и сыровяленых мясопродуктов под влиянием тканевых и микробиальных ферментов.

Помимо автолитического расщепления жиров в процессе накопления жиросырья при нарушении условий сбора возможен микробиологический гидролиз жира, так как липазу выделяют некоторые микроорганизмы.

В топленых жирах ввиду инактивации ферментов и гибели микроорганизмов при вытопке жира и малого количества воды гидролиз мало вероятен.

Гидролитическая порча топленого жира возможна при большом содержании влаги, обсеменении микрофлорой, неполной денатурации белков при вытопке жира и наличии катализаторов. О глубине гидролитических изменений жиров судят по величине кислотного числа.

В свежей жировой ткани, только что извлеченной из туши, кислотное число не превышает 0,05-0,2 мг КОН.

Небольшие значения кислотных чисел, установленные стандартом для пищевых топленых жиров (1,1-3,5 мг КОН), отвечают первой ступени гидролиза, поэтому глубина гидролиза не отражается на пищевой ценности жира (органолептических свойствах, биологической ценности).

Кислотное число как показатель качества пищевого жира является косвенным признаком соблюдения режима сбора и подготовки сырья к вытопке. При этом возможно развитие микробиальных процессов, скорость которых так же, как и скорость ферментативного гидролиза жира зависит от температуры. Ограничение кислотного числа стандартом снижает вероятность его порчи в указанный период и требует создания специальных условий, тормозящих нежелательные процессы, что позволит избежать снижения сортности топленого жира.

Количество свободных жирных кислот влияет также на скорость окислительной порчи жира. Чем выше кислотное число, тем быстрее портится жир при хранении.

От содержания в жире свободных жирных кислот зависит температура дымообразования (чадения) жира, используемого для кулинарных целей. Например, температура дымообразования свиного жира меняется следующим образом:

Температура дымообразования, ^оС 226 213 177 160

Вместе с тем необходимо отметить также целенаправленное использование гидролиза жира, например, при производстве мыла. В ходе щелочного гидролиза жиров (омыления) образуются соли жирных кислот (мыла).

t^o

Известно также, что накопление летучих жирных кислот в ходе гидролитических изменений жира и образующихся из них соединений (например, карбонильных) оказывает влияние на формирование вкуса и аромата мясных продуктов.

В отличие от гидролиза окислительные изменения жиров существенно влияют на качество жиров и могут привести к их порче. Знание механизма окисления жиров дает возможность управлять этим процессом.

Под окислением следует понимать отрыв атома водорода от молекулы окисляемого вещества. Окисление жиров связано с их взаимодействием с кислородом воздуха.

В основе современных представлений о механизме реакций окисления органических веществ лежит перекисная теория А. Н. Баха и теория разветвленных цепных реакций Н. Н. Семенова.

Первая теория дает ответ на вопрос: какие соединения являются первичными продуктами окисления органических веществ; вторая - объясняет, в какой последовательности происходит их окисление.

В соответствии с перекисной теорией первичными продуктами окисления большинства органических соединений являются перекиси. Установлено, что при окислении липидов образующиеся перекиси являются гидроперекисями (R-O-O-H).

При образовании гидроперекисей кислород атакует СН-связь в α-положении к двойной С=С-связи, которая обладает повышенной реакционной способностью в процессах окисления. Отрыв α-метиленового атома водорода от соединения с двойными связями между двумя атомами углерода приводит к образованию свободного активного радикала, на что требуется затрата энергии.

В жирах свободные радикалы образуются путем отщепления атома водорода от углеводородной цепи свободных жирных кислот или связанных с глицерином в молекуле жира.
R – CH – CH = CH – CH₂ ... – COOH (RH)

Свободная жирная кислота

R – CH – CH = CH – CH₂ ... – COOH (R^•)

Радикал жирной кислоты
Для упрощения записей обозначим молекулу жирной кислоты RH, а ее свободный радикал, образующийся при окислении, - R^•.

Окисление жиров протекает с образованием свободных радикалов и относится к медленно развивающимся цепным разветвленным реакциям.

Рассмотрим схему разветвленной цепной реакции окисления:

1. 
   RH + O₂ → R^• + HO₂^• - зарождение цепи (образование свободного радикала R^•);
   
2. 
   R^• + O₂ → RO₂^• - продолжение цепи;
   

В присутствии кислорода образуется перекисный радикал RO₂^•, который реагирует с новой молекулой окисляемого вещества (жира) с образованием гидропероксида ROOH и нового свободного радикала R^•, продолжающего цепную реакцию окисления.

3. 
   ROOH → RO^• + OН^• - разветвление цепи.
   

Оба радикала очень активны и окисляют новые молекулы.

RH + RO^• → ROH + R^• - продолжение разветвленной цепи.

3. 
   R^• + R^• и RO₂^• + R^• → неактивные продукты - обрыв цепи.
   

Окисление жиров кислородом воздуха является автокаталитическим процессом. Считают, что преобладающими инициаторами окисления являются гидроперекиси: они дают начало разветвлениям цепей окисления, с их участием происходят процессы образования вторичных продуктов окисления. Скорость образования самих гидроперекисей и последующее образование вторичных продуктов окисления зависят от парциального давления кислорода.

О степени окислительных изменений жира судят по величине перекис-ного числа.

Сразу после убоя животного в жировой ткани перекиси не обнаруживаются. Так как процесс окисления начинается сразу после извлечения сырья, в свежевытопленном жире перекиси можно обнаружить.

На первых этапах окисления жира перекисное число практически не меняется. Этот период называют индукционным. Во время индукционного периода нет других продуктов окисления, кроме перекисей.

Индукционный период заканчивается при перекисных числах 0,04-0,06. По его истечению накопление перекисей резко возрастает, появляются вторичные продукты окисления. Для стабилизации качества жира целесообразно удлинять индукционный период.

В процессе окисления гидроперекиси могут превращаться в устойчивые промежуточные и конечные продукты окисления: спирты, карбонильные соединения, эфиры, кислоты, оксикислоты, эпоксисоединения и др.

В зависимости от температуры хранения различают два вида окисления: прогоркание, протекающее при положительных температурах с накоплением альдегидов и кетонов и появлением неприятного прогорклого запаха и вкуса, и осаливание (при отрицательных температурах хранения) с образованием оксикислот.

При окислении жиров происходит существенное изменение их качества. Появляется прогорклый или другой посторонний запах и вкус, которые придают жиру вторичные продукты окисления. Изменяется цвет жира за счет окисления пигментов. Снижается содержание полиненасыщенных жирных кислот, витаминов. Накапливаются токсичные и канцерогенные вещества.

Скорость окислительных изменений жиров зависит от температуры, парциального давления кислорода, содержания первичных продуктов окисления (пероксидов), наличия катализаторов окисления (металлов переменной валентности, гемоглобина крови, действия света, ионизирующего излучения, а также от химического состава сырья (содержания ненасыщенных жирных кислот, природных антиокислителей).

В связи с этим выбор технологических параметров обработки жиросодержащего сырья должен быть ориентирован на торможение окислительных процессов на всех этапах производства и хранения.

Наиболее эффективное торможение окислительных изменений жиров достигается применением антиокислителей. Механизм действия антиокислителей основан на их взаимодействии со свободными радикалами, в результате чего цепь обрывается.

R^• + А → А^• + R
При взаимодействии с кислородом активная молекула антиокислителя переходит в неактивный окисленный продукт.
А^• + O₂ → АO₂
К антиокислителям предъявляют следующие требования:

• 
  наличие эффективного антиокислительного действия;
  
• 
  отсутствие специфического вкуса и запаха;
  
• 
  безвредность;
  
• 
  устойчивость к действию высоких температур;
  
• 
  экономичность использования.
  

Жировая ткань в качестве одного из основных компонентов входит в состав мяса и используется для изготовления мясных продуктов различных ассортиментных групп. Жир-сырец, получаемый при убое и переработке животных, применяют также для изготовления мясопродуктов, но, главным образом для производства пищевых топленых жиров. Непригодное для пищевых целей жиросырье направляется для изготовления кормовой муки, кормового и технического жиров.