Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов

пищевой промышленности

Кемерово 2004

Кузбасского Государственного технического университета;

(филиала) Российского Государственного

торгово-экономического университета

Рекомендовано редакционно-издательским советом

Кемеровского технологического института пищевой промышленности

Перкель Т. П.

П26 Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов: Учебное пособие / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2004. - 100 с.

ISBN 5-89289-313-8

В учебном пособии рассматриваются особенности строения состава и свойств различных тканей мяса, основные процессы, происходящие в мясе и мясопродуктах под влиянием различных природных и технологических факторов, их влияние на свойства мясного сырья и изделий из мяса.

Предназначено для студентов специальности 270900 «Технология мяса и мясных продуктов».

УДК 637.52.001.5

ISBN 5-89289-313-8

© Т.П. Перкель, 2004

© КемТИПП, 2004

Введение
Дисциплина «Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов» относится к циклу специальных дисциплин и является основополагающей при подготовке инженеров-технологов по специальности 270900 «Технология мяса и мясных продуктов».

Основная цель дисциплины - формирование у студентов системы научных знаний о сырье для рационального управления технологическими процессами его переработки и гарантированного получения пищевой, медицинской и технической продукции высокого качества с высоким выходом при минимальных потерях и затратах.

Задачами дисциплины являются изучение морфологического, химического состава и свойств основных тканей мяса; физико-химических, биохимических изменений, происходящих в мясном сырье под влиянием различных факторов в процессе его хранения и переработки.

Изучение дисциплины базируется на знаниях и умениях, полученных студентами при изучении естественно научных, общепрофессиональных и специальных дисциплин, таких, как органическая химия, физическая и коллоидная химии, биохимия, техническая микробиология, химия пищи, анатомия и гистология сельскохозяйственных животных и др. Изучение дисциплины предусматривает выполнение контрольной работы. Рекомендации для выполнения контрольной работы, варианты контрольных работ указаны в приложении.

Знания, полученные студентами при изучении данной дисциплины, являются научной основой для изучения профилирующих дисциплин СД 09 «Общая технология мясной отрасли», СД 10 «Технология мяса и мясных продуктов». После изучения дисциплины студент должен знать:

• 
  виды тканей сельскохозяйственных животных и птицы, их структурные, функциональные, химические особенности и технологическое значение;
  
• 
  классификацию сырья, получаемого при переработке сельскохозяйственных животных и птицы; особенности тканевого и химического состава, свойств, пищевой и промышленной ценности;
  
• 
  основные процессы, происходящие в сырье и продуктах под воздействием биохимических, микробиологических, технологических факторов (холодильная обработка, посол, сушка, копчение, тепловая обработка) и их влияние на качество и величины потерь сырья и продуктов.
  

• 
  о биосинтезе и прижизненных функциях тканей;
  
• 
  о концепции барьерной технологии пищевых продуктов, ее физико-химической и биохимической сущности.
  

• 
  определять показатели качества мясного сырья и степень их изменения под воздействием различных факторов.
  

2. Химический состав мышечной ткани

3. Строение и свойства белков мышечной ткани

4. Небелковые компоненты мышечной ткани

Поверхность мышечного волокна покрыта эластичной двухслойной оболочкой - сарколеммой (рис. 1). Внутри волокна по его длине расположены длинные нитеподобные образования - миофибриллы занимающие 60-65 % объема клетки. Они являются сократительными элементами мышечного волокна.

Внутри клетки расположены также ядра, митохондрии, рибосомы, лизосомы и другие органеллы. Все эти структурные элементы окружены саркоплазмой - по-лужидкой частью клетки, занимающей 35-40 % ее внутреннего объема.

Мышечные волокна разделены тончайшими прослойками соединительной ткани - эндомизием, который связан с сарколеммой. Группа мышечных волокон образует первичный мышечный пучок, окруженный соединительнотканной оболочкой - внутренним перимизием. Первичные пучки объединяются в пучки вторичные, третичные, которые в совокупности образуют мышцу (мускул).

Мышца также окружена оболочкой - эпимизием или фасцией. Мышцы можно отделять друг от друга по фасциям.

Содержание в мясе этих соединительнотканных образований имеет важное значение для его консистенции. В перимизии и эпимизии мышц упитанных животных находятся жировые клетки, образующие «мраморность» на разрезе мяса.

Около 80 % сухого остатка мышечной ткани составляют белки, свойства которых в значительной степени определяют свойства этой ткани.

• 
  группа белков, выполняющих ферментативные функции;
  
• 
  составляет около 20% от суммы мышечных белков;
  
• 
  по физико-химическим свойствам - альбумин;
  
• 
  хорошо растворяется в воде;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=6,0-6,6;
  
• 
  температура денатурации 55-66 ^оС;
  
• 
  полноценный белок.
  

• 
  смесь белков с ферментативными функциями;
  
• 
  составляет около 20 % от суммы мышечных белков;
  
• 
  по физико-химическим свойствам - псевдоглобулин;
  
• 
  из мяса экстрагируется водой;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=5,2;
  
• 
  температура денатурации 50 ^оС;
  
• 
  полноценный белок.
  

• 
  составляет 1-2 % от суммы белков мышечной ткани;
  
• 
  по физико-химическим свойствам - альбумин;
  
• 
  хорошо растворяется в воде;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=3,0-3,5;
  
• 
  температура денатурации 45-47 ^оС;
  
• 
  полноценный белок.
  

• 
  составляет 0,5-1 % от суммы белков мышечной ткани;
  

• 
  пигмент мышечной ткани;
  
• 
  сложный белок хромопротеид;
  
• 
  растворим в воде;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=7,0;
  
• 
  температура денатурации 60-70^оС;
  
• 
  полноценный белок.
  

Цвет миоглобина определяется окраской гема, который зависит от валентности железа. У нативного миоглобина железо в геме двухвалентное, белок окрашен в красный цвет. Окисление железа до трехвалентного сопровождается изменением окраски гема с образованием серо-коричневых оттенков разной интенсивности.

Миоглобин способен обратимо связывать кислород без окисления гема (прижизненная функция миоглобина). Эта форма белка носит название - оксимиоглобин. Длительное воздействие кислорода и других окислителей приводит к окислению миоглобина с образованием формы пигмента - метмиоглобина, имеющего серо-коричневую окраску.

Метмиоглобин может быть вновь восстановлен в миоглобин. Процесс восстановления представлен на рисунке.

Количественное соотношение этих трех форм белка: нативного миоглобина (Мв), оксимиоглобина (МвО₂) и метмиоглобина (МеtМв) определяет цвет мяса. Установлено, что при содержании МеtМв больше 50 % от общего количества Мв в мясе цвет его становится серо-коричневым.

Содержание миоглобина в мышечной ткани зависит от вида мяса, анатомического происхождения мышц, что объясняется различиями в интенсивности их прижизненной физической нагрузки.

Таким образом, цвет мяса и его интенсивность зависят от концентрации миоглобина в мышечной ткани и от количественного соотношения различных форм этого белка. Так как окраска мяса может изменяться под влиянием различных факторов, для ее стабилизации используют специальные технологические приемы.

• 
  составляет около 40 % от суммы мышечных белков и количественно преобладает в мышечной ткани;
  

• 
  обладает ферментативными свойствами (АТФазная активность);
  
• 
  выделяется из мышечной ткани солевыми растворами, при диализе экстракта осаждается;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=5,4;
  
• 
  температура денатурации 45-50 ^оС;
  
• 
  полноценный белок;
  
• 
  высокая способность к гидратации за счет наличия в молекуле большого количества полярных групп;
  
• 
  высокая гелеобразующая и эмульгирующая способности;
  
• 
  способен взаимодействовать с актином, образуя актомиозин.
  

Рис. 2. Строение молекулы миозина

Важнейшим свойством миозина является его способность катализировать расщепление АТФ:

Выделяемая энергия (33,5 кДж/моль) расходуется для мышечного сокра-щения. АТФазная активность миозина характерна для «головы» молекулы.

• 
  составляет около 15 % от суммы мышечных белков;
  

• 
  трудно извлекается из мяса;
  
• 
  изоэлектрическая точка рН=4,7;
  
• 
  температура денатурации около 50-55 ^оС;
  
• 
  полноценный белок;
  
• 
  способен взаимодействовать с миозином, образуя актомиозин.
  
• 
  
  

G-актина
ктин обладает свойством существовать в двух формах: глобулярной (G-актин) с молекулярной массой 46000 и фибриллярной (F-ак-тин) с молекулярной массой 1500000. Обе формы могут переходить друг в друга, причем F-актин является полимеризованным, нитевидным производным G-актина с двухспиральной структурой. Каждая спираль состоит из 200-300 глобул G-актина (рис. 3). Этот переход осуществляется под влиянием критических концентраций ионов кальция и магния.

У
Рис. 3. Схема

строения F-актина

В зависимости от физиологического состояния мышц миозин может находиться или в комплексе с актином, или в диссоциированном состоянии.

В присутствии АТФ и в зависимости от ее концентрации актомиозин частично или полностью диссоциирует на актин и миозин. Это явление тесно связано с сокращением и посмертным окоченением мышц.

Актомиозин растворим в растворах солей высокой концентрации. Температура денатурации белка 42-48 ^оС.

Содержание соединительнотканных белков в составе мышечной ткани зависит от вида, возраста, породы, пола, категории упитанности животного, анатомического происхождения части туши.

От их количества зависит качество мяса: пищевая, биологическая ценность, органолептические свойства (в частности жесткость).


Белки стромы. Характеристика:

• 
  составляют около 5 % от массы мышечных белков;
  
• 
  влияют на показатели пищевой ценности мышечной ткани.
  

К азотистым экстрактивным веществам относятся азотистые основания: креатин, карнозин, ансерин, аденин, гипоксантин и др.; свободные аминокислоты; мочевина; аммонийные соли; АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфат и др. Несмотря на небольшое относительное содержание азотистых экстрактивных веществ (1-1,7 %), их роль в формировании качества мяса значительна, так как они являются предшественниками вкуса и аромата мяса и, видоизменяясь при нагреве, образуют ароматические и вкусовые вещества.

К безазотистым экстрактивным веществам относятся гликоген и продукты его фосфоролиза (молочная, пировиноградная кислоты и другие соединения) и амилолиза (декстрины, мальтоза, глюкоза). Количество гликогена в мышечной ткани невелико (около 1 %) и зависит от двигательной прижизненной активности мышц. Соответственно количеству гликогена изменяется и содержание в мышцах продуктов его превращения в ходе автолиза, в частности органических кислот, от количества которых зависит величина рН мяса, влияющая на состояние и свойства основных мышечных белков.

Витамины мышечной ткани, в основном, представлены водорастворимыми витаминами: В₁, В₂, В₃, В₆, РР, В₁₂ и др. По количественному содержанию мышечная ткань является важным источником витаминов группы В.

Минеральные вещества. Их содержание в мышечной ткани достигает 1,5 %. Среди них в наибольших количествах присутствуют калий, натрий, магний, кальций, железо, цинк, фосфор, сера, хлор. В мышечной ткани имеются также микроэлементы: медь, марганец, кобальт, молибден и др.

Мышечная ткань является наиболее ценной тканью мяса, она в значительной степени определяет его качество, пищевую, биологическую ценность, органолептические и технологические свойства.

Мышечная ткань играет важнейшую роль в формировании органолептических показателей качества мяса и изделий из него.

Характеристика мышечной ткани:

• 
  от содержания и состояния мышечного белка миоглобина зависит цвет мяса;
  
• 
  от качественного и количественного состава экстрактивных веществ мышечной ткани в значительной степени зависят вкус и запах мяса;
  
• 
  количественное содержание внутримышечной соединительной ткани и состояние белков актомиозинового комплекса существенно влияют на консистенцию мяса;
  
• 
  мышечная ткань является основным функциональным компонентом мясного сырья, так как мышечные белки определяют важнейшие функционально-технологические свойства мясных систем: водосвязывающую, гелеобразующую, эмульгирующую способности.