Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора ветеринарных наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Развитие рыночных отношений, повышение темпов производства и объемов выпуска продукции мясной промышленности неразрывно связано с совершенствованием и созданием принципиально новых ресурсосберегающих технологий и комплексным использованием животноводческого сырья, разработкой новых видов продукции с высокими потребительскими свойствами. Дефицит животноводческого сырья, который в последние годы испытывает мясная промышленность, требует решения задачи создания технологий и средств выработки продукции, отвечающих медико-биологическим требованиям из сырья с различными отклонениями качественных и функциональных показателей. Выполнению этой задачи должно способствовать развитие теоретических исследований процессов структурообразования, протекающих в мясе при хранении и технологической обработке, в том числе с использованием биотехнологических приемов, позволяющих интенсифицировать процесс производства мясных продуктов и рационально использовать сырье с низкими функционально-технологическими свойствами.

Решение этих вопросов неразрывно связано с разработкой комплекса показателей объективной и надежной оценки качества сырья и готовой продукции за счет использования новых аналитических методов, которые должны соответствовать передовому уровню науки и технологии.

Традиционные методы исследования мяса и мясопродуктов - биохимические, физико-химические, структурно-механические и другие - не всегда позволяют эффективно решать целый ряд кардинальных вопросов, касающихся качества сырья и готовой продукции.

В то же время в работах Бем Р., Плева В., Налетова Н.А., Тинякова Г.Г., Велинова П., Белоусова А.А., Писменской В.Н., Хвыли С.И., Horn D., Katsaras K. и других показано, что прижизненное состояние мясного сырья и любое технологическое воздействие на него, связанное с убоем животного, хранением и переработкой, находят свое отражение в изменениях морфологических свойств его структурных элементов.

В связи с этим, представляет интерес установления комплекса морфологических критериев объективной и всесторонней оценки прижизненного формирования качественных показателей мясного сырья в зависимости от возраста животных, морфо-функциональных особенностей мышц, генотипа, качественной характеристики на базе микроструктурных методов исследования (в комплексе с другими традиционными методами) для разработки на этой основе эффективных технологий переработки мясного сырья, а также его рационального использования при изготовлении мясных продуктов

Цель и задачи. Цель настоящей работы заключается в разработке научно-практических основ структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

исследовать морфологические особенности мясного сырья в зависимости от вида и возраста животных, функциональных особенностей мышц, качественной группы, генотипа, различных способов обездвиживания;

изучить микроструктурные изменения соединительной ткани в условиях механических, термических и ферментативных воздействий;

установить взаимосвязь между процессами структурообразования и функционально-технологическими свойствами мяса и изготовленных из него мясопродуктов;

исследовать механизмы коррекции мясного сырья с низкими функциональными свойствами с использованием пищевых добавок;

выявить микроструктурные показатели, характеризующие свежесть рубленых полуфабрикатов и вареных колбасных изделий;

разработать микроструктурные методы идентификации и количественной оценки отдельных ингредиентов и пищевых добавок в мясной продукции с использованием морфометрического метода исследования.

Научная новизна работы. Теоретически обоснованы, экспериментально доказаны и установлены морфологические и морфометрические критерии оценки качественных характеристик мясного сырья на основе исследования микроструктурных и технологических показателей, характеризующих особенности его структурообразования с учетом прижизненных факторов.

Расширены теоретические представления о процессах структурообразования мясного сырья различных качественных групп. Установлена взаимосвязь между процессами структурообразования и функционально-технологическими свойствами мясного сырья.

Определены особенности микроструктурных изменений соединительной ткани в ходе подготовки ее к использованию для производства мясопродуктов в условиях различных способов обработки

Дана система дифференциации микроструктурных изменений мышечной ткани цельномышечных и измельченных мясопродуктов положительно или отрицательно влияющих на их качество.

Определены механизмы коррекции низких функционально-технологических свойств мясного сырья и оптимизации структурообразования готовой продукции с использованием пищевых добавок.

Сформулированы методологические подходы к определению свежести измельченных мясопродуктов по микроструктурным показателям.

Разработаны методы идентификации и определения количественного содержания отдельных ингредиентов и пищевых добавок в мясных продуктах.

Практическая ценность и реализация результатов. Установленные морфологические и морфометрические критерии оценки качества мясного сырья и мясопродуктов, изготовленных в условиях биотехнологических воздействий, позволяют:

- объективно оценивать свойства мясного сырья, прогнозировать его качественные характеристики и определять рациональные режимы и наиболее эффективные способы переработки, обосновывать схемы дифференциальной разделки;

- прогнозировать и корректировать пороки мясного сырья в процессе технологической обработки;

- устанавливать рациональные режимы и способы обработки соединительной ткани;

- выявлять степень микробиальной порчи измельченных мясопродуктов;

- идентифицировать и проводить определение количественного содержания растительных ингредиентов и отдельных пищевых добавок в составе мясопродуктов

Результаты исследований использованы при разработке 11 технологий производства мясных продуктов и широко используются в настоящее время при проведении научно-исследовательских работ в области совершенствования и разработке новых технологий производства мясопродуктов, оценке их качественных показателей и создании новых видов продуктов.

Введены в действие ГОСТ 19496-93 «Мясо. Метод гистологического исследования», ГОСТ 51604 «Мясо и мясопродукты. Метод идентификации состава», методика выполнения измерений содержания полисахаридов неживотного происхождения в мясе и мясопродуктах (№ФР.1.31.2005.01985), методика выполнения измерений содержания белков растительного и животного происхождения в мясе и мясопродуктах (№ФР.1.31.2005.01986), получен патент на изобретение №2287953 мясной продукт для питания детей и профилактического питания и способ его производства.

Теоретические положения работы и результаты экспериментальных исследований использованы в учебном пособии для обучения студентов по курсу гистологии и ветсанэкспертизы «Микроструктура мяса и мясопродуктов» (2005 г.) и «Атласе мясного сырья и мясных продуктов» (2007), в методических рекомендациях по применению количественного микроструктурного анализа в мясной промышленности и научных исследованиях (1995), оценке мясного сырья и определения состава мясопродуктов микроструктурными методами (1998), комплексной оценке мясной продуктивности и качества мяса свиней разных генотипов (2000 г.), гистологическому методу оценки свежести субпродуктов (2007).

Полученные данные включены в курсы лекций по гистологии, ветеринарно-санитарной экспертизе, патологической анатомии, для подготовки специалистов мясной промышленности.

Автор защищает:

Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий:

- микроструктурные особенности структурообразования мясного сырья в зависимости от вида и возраста животных, функциональных нагрузок мышц, качественной характеристики, генотипа животных;

- использование установленных критериев при оценке качества мясного сырья, его технологической пригодности, свежести измельченных мясопродуктов;

- использование микроструктурных критериев оценки структурообразования мясного сырья при интенсификации биотехнологических воздействий, определении рациональных режимов технологических процессов, совершенствовании и создании новых технологий;

- микроструктурные методы идентификации и количественной оценки состава мясных продуктов.

Апробация работы. Результаты научных исследований доложены и обсуждены на международных и европейских конгрессах работников НИИ мясной промышленности (США, 1980; Австрия 1981; Парма 1983; Австрия 1985, Новая Зеландия 1987; Франция, 1992; США 1995; Югославия 1995, 1999; Аргентина 2000; Польша 2001), а также на 19 международных научных и научно-теоретических конференциях и симпозиумах (1990-2005 гг.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы 34 работы и, в том числе, учебное пособие «Микроструктура мяса и мясных продуктов», «Гистологический атлас мясного сырья и мясных продуктов», получен патент на изобретение №2287953.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения полученных результатов, выводов, списка литературы. Работа изложена на 380 страницах машинописного текста, содержит 57 таблиц, 96 рисунков. Список литературы включает 387 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Основное содержание работы

мясо технологический термический

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы, задачи исследований, научная концепция и положения, выносимые на защиту.

В литературном обзоре систематизированы и обобщены современные представления о структуре мышечной ткани, приведены сведения о ее морфологических, физико-химических, биохимических свойствах в связи с породой, возрастом и генотипом животных, а также изменения в процессе автолиза и нарушения температурно-влажностных режимов хранения. На основе информационных данных о свойствах мышечной ткани с пороками качества мясного сырья приведен критический обзор методов его дифференциации. Дана оценка принципов и способов современных тенденций совершенствования и разработки технологий рационального использования мясного сырья, в том числе с пороками качества.

Организация эксперимента, объекты и методы исследований

Определение микроструктурных показателей, характеризующих прижизненные особенности структурообразования мышечной ткани в связи с выполняемой функцией и физическими нагрузками мышц, испытываемыми при жизни животного, возрастом, генотипом, а также в зависимости от качественной группы (NOR, DFD, PSE) мясного сырья проводили на мышцах крупного рогатого скота, свиней и овец.

Изучение возрастных особенностей мышечной ткани проводили на длиннейшей мышце спины овец русской породы в возрасте 2-12 месяцев.

Изучение микроструктурных особенностей мясного сырья в связи с выполняемой при жизни функцией проводили на 12 анатомически выделенных мышцах бычков и 18 мышцах свиней шейного, лопаточного, спинно-реберного и тазобедренного отрубов различных качественных групп на 2-е сутки после убоя. Для исследований использовали бычков черно-пестрой породы в возрасте 16-18 мес., весом 420-430 кг, свиней крупной белой породы в возрасте 7 -9 месяцев весом 100-130 кг.

Выбор животных проводили по принципу аналогов со сходной зоотехнической характеристикой.

Для изучения особенностей формирования мясной продуктивности и сравнительной оценки качества мяса свиней разных генотипов по морфологическим показателям были отобраны свиньи следующих пород: крупная белая, крупная черная, дюрок, ландрас и помеси - крупная белая х крупная черная, крупная белая х ландрас, крупная белая х дюрок, крупная белая х пьетрен х дюрок. Всего сформировано 8 групп по 10 животных. Изучение морфометрических показателей мышц свиней различных генотипов проводили на мясном сырье по величине рН₁ - рН₂₄ наиболее близкой к мясу NOR.

Для изучения микроструктурных особенностей мясного сырья с различной величиной рН (6,8-5,2) после убоя и в процессе автолиза (24 ч, 48 ч, 120 ч) в качестве объекта исследования использовали длиннейшую мышцу спины свиней крупной белой породы в возрасте 7-9 месяцев весом 100-130 кг, аналогичных по зоотехнической характеристике. Мясное сырье разделяли в соответствии с величиной рН₂₄ - на группы NOR (6,2-5,8), PSE - (5,8-5,2), DFD - (6,8-6,2) с последующим выделением из них сырья, отличающегося по морфологическим показателям от принятых для данных групп.

Сравнительные исследования микроструктурных показателей, характеризующих качество мясного сырья, получаемого при различных способах обездвиживания крупного рогатого скота - электрооглушением и механическим (путем перерезки кровеносных сосудов шеи - кошерным и с использованием пневматического пистолета) проводили на длиннейшей мышце спины после убоя и в процессе автолиза (24 и 48 ч). В целом микроструктурным исследованиям подвергнуты мышцы, взятые от 260 животных.

Для определения влияния различных методов подготовки соединительной ткани (механических, теплового, ферментативного) к использованию в производстве мясных продуктов на ее микроструктурные показатели, функционально-технологические и структурно-механические свойства использовали соединительнотканную фракцию (СТФ), полученную при механической жиловке на волчке-жиловщике ВЖ-200 говядины 2 сорта. В качестве ферментных препаратов растительного происхождения для обработки СТФ использовали 0,4% раствор папаина, животного происхождения - трипсин, концентрированный куриный пепсин, коллагеназу, полученную из гепатопанкреаса камчатского краба, панкреатин (в сочетании с бактериальной культурой L. casei)

Объектом для исследования закономерностей и характера трансформации белков низкосортного мясного сырья под действием ферментного препарата коллагеназного действия микробного происхождения ФПМ-МП использовали говядину 11 сорта и изготовленный из нее фарш. Продуцентом биологически активного препарата являлась Serratia proteamaculans-94. Температурный оптимум воздействия препарата на мясное сырье находился в пределах 4-10⁰ С, рН 5,8-6,0. Для определения оптимальных условий воздействия ФПМ-МП фарш обрабатывали препаратом в концентрации 0,05%, 0,1%, 0,2%, инкубацию проводили в течение 24-48 ч.

Изучение микроструктурных изменений мышечной ткани в процессе различных биотехнологических воздействий проводили с учетом качественных показателей мясного сырья и способов его обработки. Объектом исследования структурообразования цельномышечных и измельченных мясопродуктов служила мышечная ткань на различных технологических этапах изготовления продукции с использованием механических способов обработки, пищевых добавок (ионов кальция, фосфатов, лактата кальция, цитрата кальция), винно-спиртовых композиций, углеводов, молочнокислых культур (БФП-1, БФП-2, ПБ-МП, ББП-СК), пропионовокислых бактерий, комплекса биотехнологических воздействий.

Объектом исследования для изучения микроструктурных показателей микробной порчи вареных колбасных изделий, рубленых полуфабрикатов и влияния на их структуру бактериостатических препаратов использовали пищевые добавки лактат натрия, Ламефос Фреш (смесь пищевых добавок - ацетата натрия (Е 262), лимонной кислоты (Е 330), хлорида натрия и аскорбиновой кислоты (Е300), рекомендуемых изготовителем для удлинения сроков годности колбасных изделий и мясных полуфабрикатов и сохранения органолептических свойств готовой продукции. Дозировка препарата Ламефос Фреш составляет 5 г на 1 кг фарша (0,5%), лактата натрия 2% к массе сырья. Объектом исследования морфологических свойств вареных колбасных изделий в процессе хранения (45 сут) служили колбасы, выработанные с использованием водо-газонепроницаемой оболочки Делон-Т.

Определение количественного содержания в мясных продуктах растительного (соевого) белка и полисахаридов проводили на модельных образцах с различным содержанием исследуемых ингредиентов.

Основными методами исследования являлись - гистологический и гистохимический, трансмиссионная и сканирующая электронная микроскопия, а также морфометрия с помощью анализатора изображения Маджискан-2А. Исследования проводили по общепринятым методикам.

Для оценки качества мясного сырья, полуфабрикатов и готовых мясопродуктов, помимо микроструктурных применяли также стандартные физико-химические, биохимические, структурно-механические, технологические, органолептические и микробиологические методы анализа:

- влагосвязывающая способность (ВСС) по методу Грау и Хамма в модификации Воловинской В.П. (1962); содержание влаги - ускоренным методом по ГОСТ 9793-74; рН - по ГОСТ 51478-99; ЛЖК-ГОСТ 23392-78; эффективность тепловой обработки колбасных изделий по ГОСТ 23231-78; определение амино-аммиачного азота - по методу Х.К. Горегляд, Н.Г. Кожемякин; переваримость белков in vitro - методом Покровского А.А. и Ертанова И.Д; напряжение среза - на приборе ПМ-3; реологические свойства - пенетрометром ППМ-4; перекисное число - по ГОСТ 8285-91; кислотное число - по ГОСТ 8285-91; органолептические показатели - по пятибалльной шкале; массовая доля поваренной соли - по ГОСТ 9957-73; содержание оксипролина в коллагене - по методу Ньюмен и Логана в модификации Зайдес; развариваемость коллагена - по методу Кузнецовой Г.Н.; микробиологические исследования - по стандартным методикам в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078 -01.

Структурно-механические, технологические и микробиологические исследования проводили совместно с ведущими специалистами соответствующих лабораторий ВНИИМП, разработка методик выполнения измерений содержания полисахаридов, белков растительного и животного происхождения в мясе и мясных продуктах совместно со специалистами ФГУП ВНИИМС.

Для получения достоверных результатов эксперименты повторяли не менее 3-х раз при 3-5 кратной повторности анализа каждого из образцов. С целью соблюдения репрезентативности выборки, отбор проб для качественного и количественного микроструктурного исследования проводили из разных участков анализируемого образца.

Обработку экспериментальных данных проводили методами математической статистики с использованием стандартных компьютерных программ.

Результаты собственных исследований

Морфологические свойства мясного сырья для производства мясопродуктов

На основании результатов проведенных исследований и анализа данных литературных источников установлено, что мясное сырье характеризуется не только комплексом физико-химических, биохимических, микробиологических, структурно-механических, органолептических свойств, но и прижизненными и послеубойными морфологическими характеристиками, в совокупности определяющими качество изготовленных из него готовых продуктов.

Результаты морфометрических исследований 12 анатомически выделенных из шейного, лопаточного, спинно-реберного и тазобедренного отрубов мышц бычков и 18 мышц свиней различных качественных групп свидетельствуют о том, что в связи с видовой принадлежностью, анатомическим расположением на туше и функциональными особенностями, мышцы в пределах изученных отрубов значительно различаются по морфологическим показателям (диаметру, соотношению типов волокон, содержанию мышечной, жировой и соединительной ткани, количеству волокон в пучках, а также степенью развитости соединительнотканного каркаса и деструкции мышечных волокон в процессе автолиза, длиной саркомеров).

Проведенные исследования позволили установить, что все выше перечисленные показатели находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и определяют качественные и функционально-технологические свойства мышечной ткани.

По комплексу морфологических показателей (в первую очередь, содержанию соединительной ткани и соотношению типов волокон) все изученные мышцы бычков, принадлежащие к разным отрубам полутуши, можно разделить на 4 группы: 1 - длиннейшая мышца спины; приводящая, средняя ягодичная; 2-трехглавая, полуперепончатая, четырехглавая, двуглавая; 3-гребешковая, предостная, полусухожильная, заостная; 4 - плечеголовная (рис. 1). Мышцы свиней - на 5 групп: 1.-длиннейшая мышца спины, приводящая, средняя ягодичная, полуперепончатая, малая поясничная; 2-двуглавая, трехглавая, гребешковая, четырехглавая; 3 - плечеголовная; 4 - заостная, икроножная, полусухожильная, предостная; 5 - широчайшая мышца спины, глубокая грудная, зубчатая вентральная, длиннейший разгибатель пальцев.

При сравнении морфологических свойств мышц бычков и свиней различных групп (1-4; 1-5)) установлено, что по сравнению с длиннейшей мышцей спины (1 группа), мышцы, отнесенные ко 2-5 группам, характеризуются последовательным снижением величины диаметра и степени деструкции мышечных волокон, изменением соотношения мышечной, соединительной и жировой ткани, в сторону повышения количества соединительной, увеличением количества волокон окислительного типа и длины саркомеров.

Данные морфологических исследований согласуются с результатами физико-химических исследований (табл. 1).

Проведенные экспериментальные исследования отдельных мышц свиней свидетельствуют о том, что мышцы 1 и 2 групп содержат наибольшее количество мышечной ткани (90,1-79,6%).

1 группа - длиннейшая мышца спины 2 группа - четырехглавая мышца

3 группа - заостная мышца 4 группа - плечеголовная мышца

Рис. 1 Микроструктура мышц крупного рогатого скота (I - 4 группа). Ув.х 300

По мере увеличения физической нагрузки в мышцах повышается содержание соединительнотканных элементов, меняется их качественный состав, становится неравномерным распределение жировых включений, снижается количество мышечных волокон в первичных пучках, меняется качественный состав и соотношение типов мышечных волокон, становится неравномерным распределение жировых включений, автолитические процессы протекают менее интенсивно.

Наибольшую нагрузку несут мышцы конечностей и шеи. Содержание соединительной ткани в этих мышцах бычков возрастает в среднем на 3,8%-14,6%, свиней - на 2,5%-4,3% по сравнению с длиннейшей спины.

Соотношение мышечной, жировой и соединительной тканей изменяется в связи с возрастом Установлено, что площадь, занимаемая мышечной тканью в длиннейшей мышце спины увеличивается на 5,4% у животных в возрасте 2-х месяцев по сравнению с той же мышцей в 12 месяцев, при этом площадь, занимаемая соединительной тканью снижается на 12,0%. Это связано с увеличением толщины и количества коллагеновых пучков и снижением количества основного вещества.

Проведенные морфометрические исследования позволили установить коэффициенты корреляции между величиной, характеризующей структурно-механические свойства мышечной ткани бычков (напряжением среза), толщиной соединительнотканных прослоек перимизия (0,89) и содержанием соединительной ткани в мышце (0,88).

Табл. 1. Качественная характеристика анатомически выделенных мышц бычков различных групп (1-4 группы) n-36

Показатели	Группы мышц
	1 группа длиннейшая спины	2 группа четырехглавая	3 группа заостная	4 группа плечеголовная
	M S
Развариваемость коллагена, %	63,300,05	38,000,04	36,900,06	30,500,04
Соединительная ткань, %	1,70 0,16	2,500,17	2,80,13	3,200,11
ВСС, % к общей влаге	66,80,04	64,20,03	63,00,03	58,60,02
Переваримость in vitro мг тирозина/г белка - пепсин - трипсин - сумма	10,380,08 10,260,12 20,640,20	10,980,11 9,580,09 20,560,20	11,050,16 9,220,12 20,270,28	10,630,09 8,110,13 18,740,21

Существенное значение в формировании морфологических свойств мышечной ткани изученных мышц бычков и свиней имеет соотношение типов мышечных волокон, обусловленное видовой принадлежностью мышц, их анатомо-топографическим расположением на туше и возрастом животных.

У свиней количество гликолитических волокон в изученных мышцах превышает на 16,8%-5,2% аналогичные мышцы бычков (1-4 группы) и колеблется от 75,0% до 55,3%. Содержание мышечных волокон гликолитического типа в мышцах бычков колеблется от 61,2 до 50,0%.

Длиннейшая мышца спины мелкого рогатого скота сформирована преимущественно из волокон окислительного типа, количество волокон гликолитического типа ниже по сравнению с аналогичной мышцей бычков и свиней соответственно на 39,1% и 52,9%.

Соотношение различных типов волокон изменяется также в зависимости от функциональных особенностей мышц. Наибольшее содержание гликолитических мышечных волокон отмечается в мышечной ткани длиннейшей, приводящей и средней ягодичной мышцы бычков. На 5,1-9,2% ниже содержание волокон того же типа в трехглавой, полуперепончатой, четырехглавой, двуглавой мышцах. Наименьшее содержание гликолитических волокон выявлено в мышечной ткани предостной, полусухожильной, заостной, гребешковой и мышцах шеи, при наибольшем содержании окислительных волокон.

Соотношение волокон различных типов изменяется в зависимости от возраста животных. С увеличением возраста с 2-х до 12-и месяцев в длиннейшей мышце спины овец количество волокон гликолитического типа возрастает на 7,5% при сокращении количества окислительных на 11,1% (табл. 2).

Проведенные исследования позволили установить корреляционную зависимость между средней длиной саркомеров и содержанием гликолитических волокон в мышцах, коэффициент корреляции составил 0,86.

Мышцы, содержащие больший процент мышечных волокон окислительного типа характеризуются более низкой влагосвязывающей способностью.

Проведенные исследования показали, что длина саркомеров оказывает влияние на нежность мяса, коэффициент корреляции между показателем напряжения среза мышц бычков и длиной саркомера составляет 0,79.

Установлено, что все изученные мышцы отличались степенью развития деструктивных изменений в процессе автолиза. Количественная оценка степени деструкции мышечных волокон показала зависимость данного показателя и содержания в мышечной ткани волокон гликолитического типа. Коэффициент корреляции между этими величинами составил 0,87. Наибольшая степень деструкции отмечается в мышечной ткани длиннейшей, средней ягодичной и приводящей мышцы, наименьшая - в мышцах шеи.

Табл.2. Изменения соотношения типов мышечных волокон в длиннейшей мышце спины овец в зависимости от возраста n - 36

Возраст месяцы	Диаметр мышечных волокон, мкм	Соотношение типов мышечных волокон, %
		гликолитические AW	окислительные BR	промежуточные AR
	M S
2	14,70,5	14,60,2	57,30,3	28,10,3
4	22,80,4	16,90,5	50,40,4	32,70,2
6	26,50,3	20,90,3	47,10,5	32,00,6
12	28,60,3	22,10,2	46,20,3	31,70,4

Установлена корреляционная зависимость между показателем, характеризующим степень деструкции мышечных волокон и напряжением среза, коэффициент корреляции составляет - 0,81.

Мышцы, содержащие большее количество волокон гликолитического типа, характеризуются большим диаметром. Диаметр мышечных волокон гликолитического типа на 50,2% больше диаметра окислительных волокон и на 30,2% - промежуточных. Коэффициент корреляции между содержанием гликолитических волокон в мышце и диаметром волокон составляет 0,81.

Диаметр волокон обусловлен также видовой принадлежностью и увеличивается с возрастом животных. Так, увеличение диаметра мышечных волокон длиннейшей мышцы спины овец от 2-х до 12-и месяцев составляет 54,1%.

Определен коэффициент корреляции между средним значением диаметра мышечных волокон в мышце и показателем, характеризующим его нежность (напряжением среза), который составляет 0,93.

Соотношение различных типов мышечных волокон в мышце предопределяет склонность той или иной мышцы к проявлению признаков PSE-мяса. Установлено, что содержание волокон гликолитического типа коррелирует с количеством узлов сверхсокращения, при этом коэффициент корреляции для мышечной ткани крупного рогатого скота составляет 0,71, свиней - 0,75. Таким образом, мышцы, содержащие более высокий процент волокон гликолитического типа, более склонны к проявлению синдрома PSE, к ним можно отнести мышцы 1-2 групп.

Эти данные показывают достаточно тесную зависимость между качественным составом мышечных волокон и свойствами мышечной ткани.

Таким образом, состав и соотношение типов мышечных волокон в мышечной ткани во многом определяют нежность мясного сырья и его функционально-технологические свойства, склонность к проявлению признаков PSE и степень ее выраженности, а также интенсивность и динамику развития автолитических изменений. Аналогичная зависимость является характерной, как для мясного сырья, полученного при убое крупного рогатого скота, так и свиней, в связи с чем, отмеченные морфологические показатели позволяют прогнозировать функциональные свойства основной части сырья, поступающего на переработку, определять наиболее эффективные пути его использования, с учетом морфологических свойств обосновать схемы дифференциальной разделки туш.

Значительное влияние на увеличение неоднородности мясного сырья оказывает изменение экологической обстановки, а также селекционная работа, направленная на выведение новых генотипов животных с улучшенными показателями роста и накоплением большего количества мышечной ткани.

Результаты проведенных микроструктурных исследований свидетельствуют о том, что мясное сырье с величиной рН от 6,8 до 5,2 является крайне неоднородным и с учетом основных технологических показателей (величины рН, ВСС, потерь при термической обработке), а также органолептических показателей мышечная ткань на основе выявленных морфологических различий может быть разделена на 7 групп.

Установлено, что образцы мясного сырья, отнесенного на основании величины рН 6,3-5,8 к NOR-мясу, различаются, как по морфологическим, так и физико-химическим показателям. В связи с чем, из мясного сырья с указанной величиной рН на основании морфологических показателей можно выделить группу мясного сырья со слабо выраженными свойствами PSE, включающую образцы мышц с величиной рН 5,9-5,7, в структуре которых через 1 час после убоя обнаруживаются единичные или множественные различные по протяженности участки сверхсокращения со сближенной поперечной исчерченностью (рис. 2). В среднем количество таких волокон в пучке составляет от 20 до 40%.

Влагоудерживающая способность такого мясного сырья на 8,8%-14,1% ниже мяса NOR, в связи с тем, что часть свободных связей миозинового, актинового и, по-видимому, других структурных белков мышечной ткани способных удерживать влагу, идет на образование более уплотненного, чем актомиозиновый, белкового комплекса (полосы и узлы сверхсокращения). Эти участки представляют собой структурное выражение конечной фазы сверхсокращения мышечного волокна.

Неравномерное сокращение мышечных волокон и образование сверхсокращенных участков приводит к дополнительным деструктивным изменениям, связанным с частичным разрывом миофибриллярной субстанции в прилегающих участках, что с учетом повышения проницаемости сарколеммы, оказывает отрицательное влияние на потери влаги при термической обработке.

Коэффициент деструкции волокон в этой группе, характеризующий интенсивность автолитических изменений через 48 ч и на 5 сутки автолиза увеличивается по сравнению с NOR-мясом соответственно на 18 и 7,1%, потери при термической обработке на 4,2-7,5% выше по сравнению с мясом-NOR.

Более глубокие изменения в структуре мышечной ткани отмечаются в группе мясного сырья с величиной рН 5,6-5,5, которая по морфологическим показателям (длине саркомеров, выраженности поперечной исчерченности и т.д.) в большей степени соответствует мясу с умеренно выраженными свойствами РSE.

В структуре мышечной ткани отмечаются множественные узлы и полосы сверхсокращения, характеризующиеся множественными разрывами не только миофибриллярной субстанции в прилегающих к сокращенным участкам, но и деструкцией самих сокращенных участков и сарколеммы (рис. 2). Отмеченные изменения приводят к большим потерям влаги при хранении мясного сырья, его влагоудерживающая способность сокращается по сравнению с мясом-NOR на 21,3-22,5%. Отмеченные изменения охватывают до 40-60% мышечных волокон в пучке, иногда отдельные пучки целиком.

рН 6,3-5,8 рН 5,9-5,7

рН 5,6-5,5 рН 6,8-6,6

Рис. 2 Микроструктура мышечной ткани длиннейшей мышцы спины различных качественных групп. Ув. х 300

Альтерация мышечной ткани, вызванная физическими факторами, сопровождающаяся образованием узлов сверхсокращения, приводит к необратимой денатурации белков саркоплазмы и выраженному сдвигу реакции среды в кислую сторону.

Проведенные исследования микроструктуры мясного сырья с величиной рН менее 5,4 позволили выделить две группы - с ярко выраженными свойствами PSE и с экстремально выраженными признаками PSE.

Группа мясного сырья с ярко выраженными свойствами PSE (рН 5,4-5,3) характеризуется микроструктурными признаками, свойственными для мяса с пороком PSE.

Установлено, что средний диаметр мышечных волокон длиннейшей мышцы спины с пороком PSE на 7,5% меньше по сравнению со средней величиной диаметра волокон в мышце с нормальным значением рН, порозность мяса возрастает на 6,0% по отношению к величине порозности мяса-NOR, длина саркомеров снижается на 46,4%.

Коэффициент деструкции увеличивается по сравнению с NOR-мясом на тот же срок автолиза (48 ч) в 6,8 раза. Указанные изменения структуры сопровождаются атипичным повышением проницаемости клеточных мембран.

Электронно-микроскопические исследования позволили установить изменения ультраструктуры поверхностных мембран и мембран внутриклеточных органелл (митохондрий, саркоплазматического ретикулума и т.д.) мышечных волокон, свойственные для процесса диспротеиноза, связанного с гипоксией и ферментопатией.

Количество волокон в первичном пучке, в которых обнаруживаются отдельные участки сверхсокращения, составляют 20-30%.

Влагоудерживающая способность мясного сырья по сравнению с NOR-мясом снижается на 25,4-31,9%, потери при термической обработке - на 7,7-13,3%.

Группа мясного сырья с экстремально выраженными свойствами PSE (рН менее 5,2) характеризуется, помимо указанных особенностей, наличием множественных измененных участков мышечных волокон в виде гомогенных, темноокрашенных поперечных полос, в которых отсутствует поперечная и продольная исчерченность. Количество таких волокон в пучках составляет 30-50%.

Образование полос сокращения в мышечной ткани с низким значением рН является дополнительным фактором уменьшения гидрофильности белков. Влагоудерживающая способность снижается по сравнению с мясом-NOR на 27,4-34,1%, потери при термической обработке - на 9,6-14,0%.

Мясное сырье с умеренно выраженными признаками мяса DFD (рН 6,6-6,4), характеризуется наличием в структуре мышечных волокон измененных участков с растянутыми саркомерами длиной до 3,5 мкм. В процессе автолиза (24-48 ч) происходит значительное набухание мышечных волокон, появляется неоднородность их окраски, резко увеличивается длина саркомеров в измененных участках. Деструктивные изменения характеризуются сочетанием поперечных трещин и продольного расщепления миофибрилл. Влагоудерживающая способность мышечной ткани увеличивается по сравнению с мясом-NOR на 4,5-8,9%, потери при термической обработке снижаются на 6,8-11,7%.

Мышцы свиней с ярко выраженными признаками DFD мяса (рН 6,8-6,6 и выше) характеризовались увеличением среднего диаметра мышечных волокон длиннейшей мышцы спины на 14,9% по сравнению с той же мышцей с нормальным значением рН, порозность мышечной ткани снижается в среднем на 3,0%.

Характерной особенностью автолиза мясного сырья данной группы являются локальные нарушения в структуре миофибрилл мышечных волокон, их дезинтеграция с разволокнением миофиламентов, целостность сарколеммы сохранена, что обуславливает низкие потери при термической обработке мясного сырья (на 18-18,9% ниже по сравнению с мясом-NOR.).

Биохимические особенности созревания такого мяса проявляются также характерными изменениями тинкториальных свойств, свойственных поврежденной мышце, выражающихся в неравномерности окраски мышечных волокон (рис. 2).

Определенные микроструктурные показатели мышечной ткани позволят прогнозировать и корректировать пороки, свойственные для каждой группы мясного сырья, в процессе его технологической обработки с учетом различий, лежащих в их основе.

С точки зрения современных подходов к повышению производства мясного сырья весьма важным является создание новых пород и породосочетаний животных с улучшенными показателями роста и развития, повышенной стрессустойчивостью, обладающих высокой мясной продуктивностью, хорошими качественными показателями мяса и наиболее благоприятным соотношением мышечной и жировой ткани - так называемых промышленно пригодных типов животных.

Проведенные исследования позволили установить влияние генотипа чистопородных животных - крупной белой, крупной черной, дюрок, ландрас на морфологические показатели, характеризующие мясную продуктивность животных и их взаимосвязь с некоторыми качественными и технологическими показателями.

Установлено, что содержание мышечной ткани в длиннейшей мышце спины чистопородных животных находилось на уровне 78,2-89,9%, а полусухожильной 71,5-84,0%. В сравнительном аспекте более высокое содержание мышечной ткани во всех изученных мышцах имели животные породы дюрок; крупная белая и ландрас по этому показателю занимали промежуточное положение, наименьшее - животные крупной черной породы.

Результаты микроструктурных исследований согласуются с данными, полученными при разделке туш, свидетельствующими о том, что свиньи породы дюрок обеспечивают более высокий выход мышечной ткани, в среднем 55,7%, далее по убывающей идут крупная белая порода (54,2%) и ландрас (53,7%), значительно меньший выход получен от туш свиней крупной черной породы (48,4%).

Среди изученных генотипов свиней количество соединительной ткани в длиннейшей мышце спины колебалось от 4,1% (у свиней породы дюрок) до 10,3% (у животных крупной черной породы). Не установлено различий по абсолютным показателям содержания соединительной ткани между животными крупной белой породы и ландрас.

Наибольшее количество соединительной ткани в полусухожильной мышце отмечали у свиней породы крупной черной породы (10,0%), наименьшее - у породы свиней дюрок (6,5%), остальные породы занимали промежуточное положение.

Установлено, что количество жировой ткани, следующего после мышечной ткани морфологического компонента, определяющего качество мяса, в длиннейшей мышце спины изученных чистопородных свиней варьировало от 6,0% до 11,5%, в полусухожильной мышце - от 10,0 до 18,5%. При этом, наименьшее количество жира в длиннейшей и полусухожильных мышцах отмечено у животных породы дюрок (6,0 и 10,0% соответственно) (табл. 3). Жировая ткань в мышцах этой породы свиней характеризовалась тонкими прослойками, располагающимися между пучками первого и второго порядка, сформированными некрупными липоцитами.

Табл. 3. Морфометрические показатели отдельных мышц свиней различных генотипов n-120

Генотипы животных	Содержание ткани, % к площади среза	Диаметр мышечных волокон, мкм
	Мышечной	соединительной	жировой
	длиннейшая спины	полусухо-жильная	длинней-шая спины	полусухо жильная	длинней-шая спины	полусухо жильная	длиннейшая спины
Чистопородные животные M + S
КБ	86,5 0,4	80,0 0,2	6,0 0,4	8,0 0,3	7,5 + 0,3	12,0 0,5	46,20,7
КЧ	78,2 0,5	71,5 0,6	10,30,4	10,0 0,5	11,5 +0,3	18,5 0,3	43,5 0,5
Д	89,9 0,2	84,0 0,4	4,1 0,3	6,5 0,2	6,0 +0,5	10,0 0,5	39,71,4
Л	87,4 0,3	80,6 0,3	6,1 0,4	8,1 0,3	6,5 + 0,2	11,3 0,4	48,30,7
Помесные животные M+S
КБ х КЧ	84,8 0,3	75,0 0,4	7,0 0,4	9,4 0,4	8,2 0,2	15,6 0,3	49,41,4
КБ х Д	89,1 0,3	82,6 0,3	5,3 0,3	7,4 0,3	5,6 0,3	10,0 0,4	48,11,2
КБ х Л	87,9 0,2	81,2 0,3	5,8 0,3	7,90,2	6,3 0,3	10,9 0,3	50,70,8
КБ. х Д х П	90,3 0,3	84,6 0,2	4,7 0,2	5,60,4	5,0 0,4	9,8 0,2	47,10,9

Микроструктурные данные согласуются с результатами, полученными с помощью морфологической разделки туш свиней. Содержание жировой ткани в тушах породы дюрок на 3,9% ниже, чем у крупной белой породы, на 19,8% - чем у свиней крупной черной породы.

Для мышц чистопородных свиней колебание соотношения внутрипучкового и межпучкового жира находилось в небольших пределах. Среди изученных пород наиболее благоприятное соотношение межпучкового и внутрипучкового жира выявлено у свиней породы крупной белой породы (1:1), наименее благоприятное соотношение имели животные породы дюрок и ландрас. Животные породы крупная черная занимали промежуточное положение.

Среди изученных генотипов свиней в длиннейшей мышце спины установлены существенные различия по площади первичного пучка. Наибольшая площадь первичного пучка наблюдалась у животных крупной белой породы -0,58 мм², затем по убывающей крупная черная порода - 0,47 мм², ландрас - 0,45 мм², наименьшая у породы дюрок - 0,28 мм².

Величина диаметра волокон в мышцах изученных пород свиней колебалась значительно - от 39,7 мкм у животных породы дюрок до 48,3 мкм у свиней породы ландрас.

Наряду со средним диаметром мышечных волокон, важную роль в формировании качества свинины играет соотношение различных типов волокон, определяющих метаболический профиль мышечной ткани. При этом наибольшее количество волокон гликолитического типа отмечено у свиней породы дюрок - 73,8%, наименьшее у свиней крупной черной породы и ландрас, соответственно 70,3% и 70,2%, промежуточное положение занимала крупная белая порода - 72,1%.

Данные, полученные при исследовании структурно-механических свойств мышечной ткани чистопородных животных подтверждают результаты микроструктурного анализа. Установлено, что наиболее высокое значение пенетрации имела мышечная ткань свиней породы дюрок в среднем 16,9 мм, что свидетельствует о большей нежности ее по сравнению с другими породами. Несколько меньше показатель пенетрации мышечной ткани у свиней крупной белой породы в среднем 16,4 мм и менее нежной была мышечная ткань двух других пород крупной черной (15,8 мм) и ландрас (15,1 мм).

При исследовании деструктивных изменений мышечных волокон в процессе автолиза установлено, что максимальная степень деструкции (48 ч, 120 ч) отмечена у свиней породы дюрок и крупной белой, затем по убывающей у свиней породы ландрас, затем крупной черной.

Таким образом, по микроструктурным показателям, характеризующим функциональные свойства мясного сырья, преимущество имеют породы крупная черная, ландрас и крупная белая.

Отмеченные морфологические особенности свиней различных генотипов согласуются с данными исследования влагосвязывающей способностью мышечной ткани и потерями при термической обработке.

Проведенные микроструктурные исследования мясного сырья чистопородных животных показали, что порода животных в значительной степени определяет морфологические особенности строения мышц, степень и глубину автолиза, соотношение типов мышечных волокон, устойчивость к воздействию альтерирующих факторов, лежащие в основе потребительских и функциональных свойств мясного сырья, полученного от этих животных. В связи с чем, микроструктурные методы исследования могут быть использованы для определения промышленной пригодности помесных пород новых генотипов.

При сравнении результатов исследований морфологических особенностей мышц чистопородных животных и мышц, полученных от помесных пород, становится очевидно, что скрещивание позволяет получить больший выход мышечной ткани, при меньшем - жировой и соединительной. Содержание мышечной ткани в длиннейшей мышце спины колебалось от 84,8% до 90,3%, а полусухожильной 75,0%-84,6%.

Наибольшее содержание мышечной ткани отмечено при тройном скрещивании крупной белой с породами дюрок и пьетрен - 90,3%, наименьшее при скрещивании крупной белой и крупной черной (84,8%)

По сравнению с крупной белой породой мышцы всех помесных животных имели более низкий абсолютный показатель содержания соединительной ткани, за исключением помеси крупная белая х крупная черная (табл. 3).

Количество жировой ткани помесных пород свиней в длиннейшей мышце спины варьировало от 5,0% до 8,2%, в полусухожильной мышце - от 9,8% до 15,6%. При этом наименьшее ее количество в длиннейшей и полусухожильных мышцах отмечено при тройном скрещивании (соответственно 5,0% и 9,8%).

Необходимо отметить, что помесные породы отличались наиболее благоприятным соотношением межпучкового и внутрипучкового жира, у животных пород крупная белая х дюрок и крупная белая х дюрок х пьетрен - это значение оптимально (1:1).

Установлено увеличение площади первичных пучков мышечных волокон у поместных пород по сравнению с чистопородными, обусловленное либо большим диаметром волокон, формирующих эти пучки или увеличением их количества. Увеличение диаметра мышечных волокон по сравнению с чистопородными характерно для всех поместных пород, но в разной степени - от 6,8% (крупная белая х ландрас) до 10,8% (крупная белая х дюрок). Наиболее значительное увеличение диаметра волокон отмечено у помесей крупная белая х дюрок, увеличение количества волокон в пучках характерно для помеси крупная белая х ландрас и крупная белая х дюрок х пьетрен. Помесные породы отличались от чистопородных более высоким содержанием в мышечных пучках волокон гликолитического типа и увеличением числа, так называемых «гиганских» волокон, представляющих собой участки сверхсокращения волокон. Наибольшее увеличение волокон гликолитического типа отмечено у помесей крупная белая х дюрок, наименьшее - у помесей крупная белая х ландрас и трехпородных помесей.

Отличия реакции на действие физиологических раздражителей и характера ответа на повреждающее воздействие различных типов волокон обусловлено их морфо-функциональными особенностями, обуславливающими в дальнейшем характер развивающихся в них деструктивных изменений.

Вся совокупность представленных данных позволяет утверждать, что увеличение диаметра мышечных волокон и количества волокон гликолитического типа, высокое содержание «гигантских» волокон в мышцах свидетельствует о генетической предрасположенности животных к проявлению порока PSE - мяса.

Как показали проведенные исследования, увеличение диаметра волокон и количества волокон гликолитического типа соотносится с высоким содержанием узлов сверхсокращения, большими потерями при термообработке, более низкой влагосвязывающей способностью.

Сравнительный анализ автолитических изменений мышечной ткани чистопородных и помесных животных показал, что более интенсивно процессы созревания протекают у помесных пород - крупная белая х дюрок, крупная белая х ландрас х пьетрен. Более низкой степенью деструкции характеризуются помеси крупная белая х ландрас, крупная белая х крупная черная.

Результаты исследований структурно-механических свойств показали, что все помесные генотипы по сравнению с чистопородными животными характеризуются более высокими показателями пенетрации мышц. Преимущество по этому показателю отмечено для животных породы крупная белая х дюрок х пьетрен (20,1), несколько меньше у породы крупная белая х ландрас (19,2). Большая нежность мясного сырья помесных пород, по-видимому, наряду с другими факторами связана с меньшим количеством соединительной ткани, оптимальным соотношением жира в мышечной ткани, высоким содержанием мелких волокон в пучках.

С учетом динамики изменения величины рН, морфологических особенностей парной мышечной ткани (наличие узлов и полос сокращения) и изменений в ее структуре в процессе автолиза помесная порода крупная белая х крупная черная соответствуют мясу со слабо выраженными признаками PSE, а порода, полученная скрещиванием крупной белой и дюрок характеризуется значительным образованием узлов и полос сверхсокращения (63,8%), в связи с чем, может быть отнесена к мясу с умеренно выраженными свойствами PSE.

Пониженная влагосвязывающая способность мышечной ткани помесных пород крупная белая х крупная черная, крупная белая х дюрок коррелирует с морфологическими показателями (длиной саркомеров, количеством узлов и полос сверхсокращения, степенью деструкции волокон), свойственными для группы мясного сырья с признаками PSE.

Приведенные микроструктурные показатели в комплексе с данными биохимических, физико-химических и др. традиционных методов исследования позволяют объективно оценить и обосновать технологическую пригодность вновь создаваемых с помощью биотехнологии генотипов животных, установить и прогнозировать потребительские и функциональные свойства мясного сырья и могут быть использованы для разработки технологических приемов коррекции отмеченных недостатков.

Проблема получения высококачественного мяса охватывает большой круг вопросов, как биологического, так и технологического порядка. Наиболее важным в технологии переработки сырья мясной промышленности оказывающими влияние на качество мяса являются процессы обездвиживания животных перед заколом с последующим обескровливанием.

Наименьшие изменения в структуре мышечной ткани после убоя установлены у животных оглушенных механическим способом (пневматическим пистолетом и путем перерезки кровеносных сосудов шеи - кошерным способом). Механический способ оглушения не вызывает резкого сокращения сократительной субстанции мышечных волокон, в связи с чем, степень нарушения целостности структуры мышечных волокон и их деформация ниже, а сокращение миофибрилл более равномерное. Узлы сокращения составляют не более 4,5%, - что свидетельствует о соответствии мясного сырья группе NOR-мяса (рис. 3).

Отмеченное щадящее воздействие на мышечную ткань в процессе убоя механического способа оглушения оказывает существенное влияние на интенсивность развития автолитических процессов. По микроструктурным показателям степень сокращения мышечных волокон соответствует микрокартине мышечной ткани через 6 часов после обездвиживания при использовании электрооглушения. Стадия развития посмертного сокращения наблюдается в пределах 2 суток. Отмеченные особенности автолиза и морфологические свойства мясного сырья могут быть оптимальными для использования такого мяса при длительном холодильном хранении при условии упаковки под вакуумом.

...