а) б)

в) г)

Рис. 3. Микроструктура длиннейшей мышцы спины после обездвиживания: а, б - электрооглушение (продольный, поперечный срез). Ув. х 300, в, г - механический способ (продольный, поперечный срез). Ув.х300

В то время как, воздействие электрического тока на мышечную ткань вызывало быстрое наступление посмертного окоченения (18-24 ч) и его разрешение (48 ч), в значительной степени ускоряло развитие автолитических деструктивных процессов. Однако, наличие узлов и полос сверхсокращения (до 29%) в значительной степени снижает гидрофильность мышечной ткани, что отрицательно влияет на функциональные свойства мясного сырья и качественные показатели готового продукта. Использование электрооглушения вызывает у животных глубокий физический стресс, приводящий к увеличению уровня посмертного гликолиза и образованию мяса c пороком PSE. В связи с чем, для оглушения животных с повышенной чувствительностью более желательным было бы использование механических способов обездвиживания с последующей низковольтовой электростимуляцией.

Микроструктурные изменения соединительной ткани в условиях биотехнологических воздействий

Многообразие и уникальность свойств животных белков создали предпосылки для разработки широкого ассортимента ценных продуктов с высокими потребительскими свойствами. В связи с этим значительную роль в получении пищевых продуктов нового поколения играет коллаген соединительной ткани.

Проведенные микроструктурные исследования соединительнотканной фракции (СТФ), обработанной различными методами (механическим, тепловым способом, ферментными препаратами, обладающими выраженным коллагеназным действием, а также одними бактериальными культурами или в сочетании с ферментными препаратами) позволили установить особенности их воздействия на структуру соединительнотканных элементов и выявить динамику их деструкции.

Установлено, что по глубине и характеру морфологических изменений в структуре соединительной ткани в процессе деструкции можно выделить 4 стадии:

1. Стадия набухания пучков коллагеновых волокон, характеризующаяся увеличением объема пучков в результате разрыхления компоновки коллагеновых волокон, составляющих пучок, связанная, в первую очередь, с разрушением белково-полисахаридных комплексов основного вещества;

2. Стадия деструкции коллагеновых волокон, характеризующаяся образованием взаимосвязанной сети, сформированной из коллагеновых фибрилл, разрушением взаимосвязи коллагеновых фибрилл в волокне, лизис ядер и клеток соединительной ткани;

3. Стадия деструкции коллагеновых фибрилл, их фрагментация;

4. Стадия лизиса фрагментированных коллагеновых фибрилл с образованием бесструктурной массы глютина (Рис. 4).

Проведенные исследования позволили определить рациональную степень деструкции соединительной ткани при ее использовании для выработки мясных продуктов с различной степенью термической обработки.

Микроструктурные исследования, проведенные в комплексе с физико-химическими, структурно-механическими и органолептическими испытаниями образцов СТФ, после различных биотехнологических воздействий показали, что для производства бесструктурных вареных изделий и рубленых полуфабрикатов наиболее приемлемым является использование тех методов обработки, которые не приводят к глубоким деструктивным изменениям волокнистого компонента соединительной ткани, а вызывают лишь разрыхление коллагеновых пучков. К таким методам относятся механическое и тепловое воздействие.

1 стадия 2 стадия



3 - стадия 4 - стадия

Рис. 4. Микроструктура соединительной ткани на разных стадиях деструкции Ув. х 2000

Для бактериальной (L.casei) и ферментативной (папаин, концентрированный куриный пепсин, панкреатин, трипсин, коллагеназа, в том числе препарат микробного происхождения ФПМ-МП) обработки соединительной ткани характерными являются более глубокие изменения в структуре соединительной ткани - разрыхление коллагеновых пучков на отдельные фибриллы, их фрагментация и последующий лизис до образования глютина (в зависимости от концентрации использованного препарата). В связи с чем, ферментативные и бактериальные препараты молочнокислых культур могут быть использованы для выработки крупнокусковых вареных и варено-копченых изделий в сочетании с массированием в процессе посола, в тех концентрациях, которые не вызывают глубоких деструктивных изменений коллагеновых волокон (множественной фрагментации и лизиса коллагеновых фибрилл).

Учитывая выше сказанное, наиболее приемлемым для повышения нежности низкосортного мясного сырья при производстве цельнокусковых мясопродуктов является использование коллагеназы из гепатопанкреаса камчатского краба и коллагенолитического ферментного препарата микробного происхождения ФПМ-МП. Механическое воздействие на мышечную ткань в процессе посола (массирование) с использованием препарата ФПМ-МП (0,1%) не только повышает проницаемость сарколеммы и структур мышечных волокон в отношении посолочных ингредиентов, но и способствует более равномерному распределению рассола. При этом создаются благоприятные условия для более глубоких специфических изменений, обусловленных воздействием ферментного препарата на соединительную ткань. Деструктивные изменения приобретали распространенный характер и выражались резким набуханием и разрыхлением пучков коллагеновых волокон соединительнотканных прослоек, вследствие ослабления межмолекулярных поперечных связей, разволокнением или разобщением более тонких пучков на отдельные фибриллы вследствие деструкции ассоциированных с фибриллами коллагена протеогликанов. Плотные соединительнотканные тяжи превращались во взаимосвязанную между собой сетчатую рыхлую структуру, местами выявлялись фрагментация коллагеновых фибрилл, слияние отдельных пучков и гомогенизация с потерей четко выраженных границ.

Такой уровень деструкции способствовал более глубоким изменениям коллагена в процессе тепловой обработки за меньший период времени. Необходимо отметить изменения в структуре эластических волокон, которые полностью отсутствовали в контрольных образцах. Это в первую очередь - набухание, сокращение и деформация волокон, а затем их фрагментация.

Влияние на мышечную ткань ферментного препарата микробного происхождения в комплексе с механическим воздействием проявлялись в набухании мышечных волокон, ослаблении поперечной исчерченности, дальнейшем увеличении образования в мышечных волокнах поперечных микротрещин или щелевидных пространств, деструкции миозиновых и актиновых миофиламентов и Z-пластинок с образованием в отдельных участках волокон мелкозернистой белковой массы.

Отмеченные изменения мышечной и соединительной ткани соответствуют более высоким органолептическим показателям - нежности и сочности готового продукта.

Влагоудерживающая способность опытных образцов говядины выше контрольных на 10,7%, переваримость белков in vitro увеличилась на 19,9%.

При использовании ферментных препаратов необходимо учитывать воздействие препарата на структуру мышечной ткани Чрезмерное ее разрушение, например, деструкция сарколеммы, множественная фрагментация волокон с распадом миофибрилл до мелкозернистой белковой массы в основной части волокон, приводит к понижению влагосвязывающей способности и ухудшению органолептических показателей продукта.

Интенсификация процессов структурообразования цельномышечных и фаршевых мясных продуктов при использовании различных биотехнологических приемов

Одной из важнейших проблем мясной промышленности до сих пор является создание оптимальной технологии тендеризации мяса. Несмотря на более чем полувековую историю эта задача актуальна и в настоящее время.

Использование неорганических солей кальция (в качестве источника ионов кальция) является экономически оправданным и более предпочтительным по сравнению с применением для мягчения мяса ферментных препаратов.

Проведенные исследования позволили установить, что инкубация парной мышечной ткани в растворе СаС1₂ оказывает влияние на процессы автолиза мышечной ткани, сокращая сроки послеубойного окоченения мышечных волокон, ускоряя наступление процесса их послеубойного расслабления и углубляя деструкцию миофибрилл в послеубойный период. Введение в мясную систему ионов кальция в количествах, превышающих физиологическую концентрацию, ускоряет кальций-индуцированное расщепление основных структурообразующих белков мышечной ткани - коннектина и небулина, что способствует ускорению процесса тендеризации мяса.

Воздействие на мясную систему хлорида кальция приводило к нарушению структуры Z-линий, являющихся опорным аппаратом саркомеров, их гомогенизации, разрушению или расщеплению. Отмеченные изменения в конечном итоге лежали в основе нарушения целостности волокон и повышении нежности мяса в процессе автолиза.

Установлено, что при введении в мясную систему ионизированного кальция в концентрации равной 5 mM процессы деградации цитоскелетных белков - коннектина и небулина, а также разрыхление и деструкция мышечных волокон наиболее выражены и наблюдаются в более короткие сроки инкубации.

При использовании хлорида кальция с целью ускорения созревания мясного сырья необходимо учитывать метаболический профиль мышц.

Анализ данных, полученных с помощью микроструктурных исследований показал, что влияние хлорида кальция на структуру мышечной ткани в комплексе с хлоридом натрия выявляется в набухании волокон, выходе солерастворимых белков в межволоконные пространства и под сарколемму, ослаблении поперечной исчерченности мышечных волокон, увеличении размеров отдельных щелевидных пространств мышечных волокон вследствие деструкции и лизиса их фибриллярных структур. Глубина деструктивных изменений в мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция в комплексе с хлоридом натрия, выше по сравнению с образцами, обработанными только хлоридом натрия.

Сравнительные микроструктурные исследования парной и охлажденной мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция, показали, что изменения в структуре мышечных волокон, свойственные для воздействия хлорида кальция, в охлажденной мышечной ткани не выражены. В то же время, степень деструкции волокон мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция в парном состоянии в 1,8 раза выше по сравнению с охлажденной на тот же срок созревания (14 суток). В связи с чем, необходимо отметить, что использование хлорида кальция с целью интенсификации процесса созревания, более эффективно для обработки парного мяса по сравнению с охлажденным.

Одним из направлений, позволяющим компенсировать нестабильные свойства мясного сырья с признаками PSE является использование пищевых добавок и ингредиентов.

Анализ данных, полученных с помощью микроструктурных исследований, показал, что различие механизма воздействия на основные белки мышечного волокна фосфатов (смеси щелочных и нейтральных полифосфатов), цитратов кальция, лактата кальция и хлорида кальция обусловлено, в первую очередь, различием их химического строения.

Морфологически воздействие фосфата на мышечную ткань выражалось преимущественно увеличением диаметра мышечных волокон, длины саркомеров и степени их деструкции, по сравнению с контрольными образцами, что, по-видимому, связано с диссоциацией актомиозинового комплекса на актин и миозин, нарушением поперечных связей между филаментами актина и миозина, конформационными изменениями белков (тропонина, тропомиозина и др.) актиновых филаментов.

Проведенные сравнительные исследования позволили установить, что различные виды фосфатов и их смеси значительно отличаются по эффективности воздействия на мышечную ткань. Наименее активно процесс набухания мышечных волокон протекал при использовании фосфата Е451, при этом к 3-им суткам инкубации диаметр волокон увеличился по сравнению с исходным образцом только на 15,2%. Более интенсивно процессы набухания волокон, их деструкция, увеличение длины саркомеров, протекали при инъецировании образцов фосфатом Е450. На 2-е сутки посола увеличение диаметра волокон составило 12,0%, на 3-и -19,4% по сравнению с исходным значением.

Как показали полученные данные различие в эффективности воздействия фосфатов на мышечную ткань обусловлено особенностями ее строения, и в первую очередь соотношением волокон различных типов.

Установлено, что диаметр волокон гликолитического типа увеличивается в большей степени и более интенсивно по сравнению с волокнами окислительного типа при посоле с использованием фосфатов Е450. На 2-е сутки посола диаметр волокон гликолитического типа увеличился на 27,8% по сравнению с исходным, а окислительного типа на 6,3%. В тоже время, в образцах инъецированных фосфатом Е451 увеличение диаметра волокон окислительного типа составило 19,1%.

В связи с особенностями воздействия на волокна разных типов наиболее эффективным является использование смесей различных видов фосфатов. Использование смеси фосфатов приводит к более равномерному набуханию, как волокон гликолитического, так и окислительного типа (табл. 4).

В случае комплексного использования в составе рассолов хлорида натрия и фосфатов выраженность и интенсивность развития изменений в структуре волокон резко усиливается. В этом случае изменения в структур мышечной ткани характеризуются набуханием мышечных волокон и соединительнотканных волокнистых компонентов, резким ослаблением или исчезновением поперечной исчерченности, гомогенизацией и пикнозом ядер, выходом из мышечных волокон солерастворимых белков с образованием между мышечными волокнами и в участках их деструкции мелкозернистой белковой массы.

Табл. 4. Микроструктурные показатели мышечной ткани длиннейшей мышцы спины инъецированных рассолами с использованием различных видов фосфатов n - 90

Наименование образцов	Микроструктурные показатели
	1 сутки	2 суток	3 суток
	Диаметр волокон, мкм	Длина саркомеров, мкм	Диаметр волокон, мкм	Длина саркомеров, мкм	Диаметр волокон, мкм	Длина саркоме-ров, мкм
	M ± S
Контроль	31,2±0,5	1,5-1,6	31,3±0,2	1,6-1,7	31,4±0,3	1,8-1,9
Е 450	34,5±0,2	2,0-2,3	39,2±0,3	2,2-2,4	42,8±0,2	2,5-2,7
Е 451	31,9±0,3	1,7-1,9	34,7±0,4	2,0-2,1	37,6±0,2	2,2
Е450 - Е451	39,1±0,2	2,4-2,5	42,5±0,4	2,6-2,8	42,7±0,4	2,7-2,8
Е450-Е451- Е 452	40,1±0,4	2,4-2,6	42,8±0,2	2,6-2,8	42,9±0,3	2,6-2,8
Контроль-NaCl	32,8±0,2	1,5-1,6	35,1±0,3	1,6-1,7	37,9±0,2	1,9-2,0
Е450 - NaCl	35,3±0,3	2,1-2,3	43,8±0,4	2,2-2,4	48,2±0,4	2,5-2,7
Е451 - NaCl	33,4±0,2	1,7-1,9	37,6±0,2	2,0-2,1	41,0±0,2	2,2
Е450 - Е451-NaCl	41,5±0,3	2,4-2,6	51,8±0,2	2,6-2,7	52,1±0,2	2,6-2,8
Е450-Е451-Е452-NaCl	45,4±0,5	2,4-2,6	53,7±0,4	2,6-2,8	54,0±0,5	2,7-2,9

Анализ приведенных данных показал, что наиболее эффективным является использование смеси фосфатов при экспозиции в течение 2 суток. Увеличение диаметра мышечных волокон по сравнению с образцами инъецированными хлоридом натрия на этот же срок составляет 32,2-34,6%. При увеличении срока экспозиции до 3-х суток происходит чрезмерное нарушение структуры мышечных волокон, что приводит к снижению влагосвязывающей способности мышечной ткани

Влияние цитрата и лактата кальция на структуру мышечной ткани выражалось более глубокими изменениями по сравнению с фосфатами, поскольку наряду с увеличением длины саркомеров волокон, отмечались также разрыхление, а в последнем случае дезорганизация и нарушение упорядоченного расположения миофибрилл мышечных волокон. Отмеченные изменения в структуре мышечного волокна, по-видимому, связаны с активизацией кальций - зависимых протеиназ, воздействующих на белки, обеспечивающих структурно-функциональную регулируемость сократительного аппарата и упорядочивающих расположение актиновых и миозиновых филаментов по отношению друг к другу (альфа-актинин, М-белок и др.) Деструктивные изменения миофибрилл характеризовались дискомплексацией миозиновых и актиновых протофибрилл с частичной деструкцией актиновых нитей. Местами происходила фрагментация миофибрилл по Z-пластинкам и I-дискам, причем деструктивные изменения волокон и миофибрилл в большей степени были выражены при использовании цитрата кальция.

Проведенные исследования позволили установить, что добавление фосфата, цитрата и лактата кальция оказывало существенное влияние на микроструктурные показатели мышечной ткани и, в первую очередь, на те из них, которые определяют функционально - технологические свойства мясного сырья.

Отмеченные особенности механизма действия изученных пищевых добавок позволяют рекомендовать использование фосфатов для охлажденной мышечной ткани, а цитратов и лактатов - для размороженной. Пищевые добавки, содержащие ионы кальция - для ускорения процесса автолиза и в меньшей степени - повышения влагосвязывающей способности мясного сырья. Цитрат кальция разрыхляет участки сверхсокращения мышечной ткани, комплексное использование хлорида натрия с фосфатами или цитратом кальция усиливает деструктивные изменения миофибрилл и степень набухания мышечных волокон.

Для интенсификации процессов структурообразования при производстве цельномышечных и фаршевых мясопродуктов наиболее распространенными являются методы комплексного биотехнологического воздействия на мясное сырье, включающие электростимуляцию, посол, массирование, использование бактериальных и ферментных препаратов. Проведенные исследования позволили установить особенности влияния указанных технологических процессов на структуру мышечной ткани, что позволяет определять рациональные режимы проведения технологических приемов, оптимальную концентрацию апробированных штаммов микроорганизмов и ферментов, время их воздействия, что дает возможность отобрать наиболее эффективные из них, тем самым повысить эффективность воздействия этих приемов на мышечную ткань с учетом ее строения.

Механический метод обработки мясного сырья (массирование) в процессе посола способствует повышению проницаемости сарколеммы и мембранных структур мышечных волокон для компонентов посолочных смесей, активизирует собственные ферменты мышечной ткани.

Проведенные сравнительные микроструктурные исследования различных по морфологическим свойствам мышц свиней (длиннейшая спины, плечеголовная, глубокая грудная) позволили установить, что интенсивность просаливания мышечной ткани зависит от метаболического профиля мышцы, поскольку набухание и деструкция волокон различного типа протекают с разной скоростью. Изменение структуры волокон гликолитического типа проходит значительно быстрее по сравнению с другими типами волокон. Отмеченная особенность объясняется повышенной проницаемостью мембран волокон этого типа в исходном сырье, связанной, в том числе, и с интенсивным автолизом в послеубойный период. В связи с чем, просаливание длиннейшей мышцы спины, в состав которой входит 75-82% белых волокон, протекает в более короткие сроки по сравнению с мышцами шеи и глубокой грудной мышцей (содержание белых волокон соответственно 61,5% и 42,1%). Наибольшее увеличение содержания влаги по сравнению с сырьем до посола отмечено в длиннейшей мышце спины (на 8,1%), затем мышцах шеи (4,8%) и минимальное в грудной мышце (4,3%).

Существенное влияние на равномерность распределения посолочных ингредиентов в пучках мышечных волокон имеет толщина и плотность соединительнотканных прослоек. Широкие, плотные прослойки перимизия, окружающие мелкие пучки мышечных волокон в глубокой грудной мышце препятствуют равномерному распределению рассола по всему объему мышцы. Напротив, в длиннейшей мышце спины более крупные пучки мышечных волокон окружены рыхлыми прослойками перимизия, что создает благоприятные условия для распределения посолочных ингредиентов. Поэтому степень набухания волокон в различных мышцах при тех же условиях массирования различны.

Полученные данные позволяют определять рациональные режимы массирования для мышц с различными морфологическими свойствами при изготовлении мясных продуктов.

Непрерывный режим массирования дает возможность достичь максимального уровня набухания мышечных волокон в длиннейшей мышце спины по сравнению с циклическим (табл. 5,6, рис. 6,7). При непрерывном режиме массирования диаметр мышечных волокон гликолитического типа в длиннейшей мышце спины увеличивается на 42% по сравнению с исходным сырьем, при циклическом - на 36,5%, однако потери при термической обработке в первом случае на 2,9% выше. Так как непрерывный режим массирования приводит одновременно к чрезмерной деструкции мышечных волокон (рис. 5). При этом в первую очередь происходит разрушение волокон гликолитического типа, затем промежуточного и в последнюю - окислительных. В связи с чем, непрерывный режим массирования является более рациональным для посола мышц шеи при изготовлении шейки и глубокой грудной мышцы (грудинки).

Табл. 5. Физико-химические показатели мясного сырья (длиннейшая мышца спины) в процессе посола и массирования (циклический режим) n - 27

Наименование образцов	Физико-химические показатели Массовая доля, %
	рН	влаги	Жира	белка	хлорида натрия
	M S
Сырье до посола	6,090,06	70,30,42	5,91,32	19,90,50	0,170,13
Сырье после посола	6,31 0,03	72,90,31	3,82,10	11,40,25	1,170,11
Сырье после массирования	6,360,05	78,40,53	6,751,51	12,00,43	1,30,18



Рис. 6. Изменение диаметра мышечных волокон различных типов в процессе посола и массирования длиннейшей мышцы спины (циклический режим).

Табл. 6. Физико-химические показатели мясного сырья (длиннейшая мышца спины) в процессе посола и непрерывного массирования n-27

Наименование образцов	Физико-химические показатели массовая доля, %
	рН	влаги	Жира	белка	хлорида натрия
	M S
Сырье до посола	6,110,07	70,20,32	6,21,26	20,90,45	0,290,12
Сырье после посола	6,14 0,02	75,10,43	4,22,14	17,60,35	1,630,15
Сырье после массирования	6,230,07	82,00,37	5,11,73	9,20,33	1,50,13

Рис. 7. Изменение диаметра мышечных волокон различных типов в процессе посола и массирования длиннейшей мышцы спины (непрерывный режим)



а) б)

в) г)

Рис. 5. Микроструктура длиннейшей мышцы спины: а) сырье, б) после посола, в) после массирования (циклический режим), г) после массирования (непрерывный режим). Ув.х 300

Как показали проведенные микроструктурные исследования использование культур молочно-кислых микроорганизмов (БФП-1, БФП-2) при посоле мясного сырья по морфологическим показателям позволяет получить эффект аналогичный механическому воздействию (с учетом большего времени воздействия). Показана однотипность изменений мышечной ткани при воздействии бактериальных препаратов и механических факторов, используемых для интенсификации процесса посола мясного сырья. Эти изменения характеризуются, в первую очередь, повышением проницаемости мембран, нарушением целостности миофибриллярных структур, деструкцией миофибрилл до мелкозернистой белковой массы.

В целом выявленные микроструктурные показатели изменений мяса при посоле с использованием массирования и внесения бактериальных препаратов позволяют объективно оценивать динамику происходящих в нем процессов и степень механического воздействия и бактериальных препаратов на структуру мышечной ткани:

- умеренная, характеризующаяся набуханием мышечных волокон с ослаблением поперечной исчерченности, гомогенизацией или пикнозом ядер, образованием микротрещин и узких поперечных трещин, наличием в участках деструкции диффузно расположенных микроорганизмов;

умеренная стадия оптимальная стадия

чрезмерная стадия

Рис. 8. Микроструктура длиннейшей мышцы спины на разных стадиях деструкции при посоле с использованием бактериальных препаратов. Ув.х 300

- оптимальная, характеризующаяся исчезновением поперечной исчерченности, пикнозом и лизисом ядер, образованием множественных поперечных трещин, локальной деструкцией сарколеммы, образованием умеренного количества мелкозернистой белковой массы, расположенной преимущественно под сарколеммой волокон, меньше в межволоконном пространстве и соединительно-тканных прослойках.

- чрезмерная, характеризующаяся множественной деструкцией мышечных волокон, нарушением мембранных структур и разрывами сарколеммы с выходом большого количества мелкозернистой белковой массы в межволоконные пространства и соединительнотканные прослойки (рис. 8).

Органолептическая оценка готовой продукции по морфологическим показателям соответствующая умеренной и чрезмерной стадии деструкции ниже оптимальной соответственно на 10,6% и 8,5%.

Использование морфологических показателей, характеризующих степень механического воздействия и бактериальных препаратов на микроструктуру мясного сырья, позволит определять время воздействия, эффективность бактериальных препаратов и их оптимальную концентрацию, что подтверждается органолептическими исследованиями.

На основании полученных данных становится очевидным, что показатели, определяемые микроструктурными, физико-химическими, органолептическими и другими методами исследований, взаимосвязаны между собой. Несмотря на разнообразие применяемых методов обработки сырья при посоле, морфологические показатели, характеризующие динамику изменений в структуре мышечной ткани, сходны. В связи с чем, отмеченные закономерности изменений микроструктурных показателей необходимо учитывать при проведении посола в условиях интенсификации. Следует отметить, что при сохранении целостности сарколеммы и нарастании деструктивных процессов внутри волокон, происходит улучшение нежности и сочности продукта. При массивном выходе мелкозернистой белковой массы из волокон происходит резкое снижение органолептической оценки готового продукта.

Комплексное использование механических воздействий и бактериальных препаратов (ПБ-МП, ПБ-МП-бальзам Панты на меду) позволяет в значительной степени интенсифицировать процесс производства в технологии изготовления сырокопченых цельномышечных изделий. При этом массирование посоленного сырья способствует равномерному перераспределению посолочных ингредиентов и бактериального препарата, влияет на проницаемость сарколеммы и структур мышечных волокон в отношении не только посолочных ингредиентов, но и внутриклеточных ферментов. При этом создаются благоприятные условия для более глубоких специфических изменений, обусловленных воздействием ферментов молочнокислой микрофлоры бактериального препарата. В участках мышечных волокон, непосредственно примыкающих к скоплению микроорганизмов, отмечали набухание сарколеммы и ее диффузную деструкцию (рис. 9). Отмеченные изменения в структуре сарколеммы способствовали интенсивному распространению микрофлоры под сарколемму мышечных волокон, а также более равномерному глубокому воздействию протеолитических ферментов микрофлоры бактериального препарата на структуру миофибрилл.

Установленные изменения в структуре мышечной ткани способствуют ускорению структурообразования в процессе созревания цельномышечных изделий. Использование бактериального препарата, подавляющего развитие нежелательной микрофлоры позволяет получить готовый продукт с более низкими микробиологическими показателями и сократить срок сушки с 15 до 10 суток.



а) б)

Рис. 9. Изменение микроструктуры мышечной ткани в процессе производства сырокопченых цельномышечных мясопродуктов

а) диффузная деструкция сарколеммы. Посол. ПБ-МП-бальзам

б) разрыхление пучков коллагеновых волокон. Посол. ПБ-МП-бальзам.

Ув. х 2000

Исследования показали, что структурообразование варено-копченых колбас в определенной степени связано с развитием деструктивных изменений крупно измельченных фрагментов мышечной ткани в процессе технологического цикла. Выход солерастворимых белков в межволоконные пространства, формирование мелкозернистой белковой массы в процессе деструкции определяет взаимосвязанность структурных элементов фарша при формировании непрерывного каркаса, образующегося в процессе термической обработки. Гистологически процесс структурообразования варено-копченых колбас характеризуется рядом микроструктурных показателей, к которым можно отнести компоновку структурных элементов, порозность и размеры вакуолей, а также степень и глубину деструкции структурных элементов.

Комплексное использование электростимулирования мясного сырья и бактериальных препаратов (бакконцентрат P. Shermani)), взаимодополняющих друг друга, позволяет интенсифицировать процесс изготовления варено-копченых колбас за счет сокращения времени посола и осадки. В основе ускорения технологического цикла производства варено-копченых колбас лежат изменения в структуре мышечных волокон, возникающие, в первую очередь, под воздействием электростимуляции на мясное сырье. Влияние указанного процесса проявляется в ускорении созревания мышечной ткани, в связи с дестабилизацией мембран лизосом, нарушении целостности миофибриллярных структур и сарколеммы, что гистологически характеризуется образованием множественных микротрещин и деструкцией миофибрилл.

Деструктивные изменения миофибриллярных структур углубляются под влиянием ферментов пропионовокислых микроорганизмов (рис. 10). В результате глубоких изменений в структуре миофибриллярных белков образуется значительное количество мелкозернистой массы, необходимой для формирования плотного белкового каркаса в процессе термической обработки.

а) б)

Рис. 10. Микроструктура варено-копченых колбас, выработанных с использованием бактериальных препаратов и электростимуляции сырья

а) охлажденное сырье - P. Shermani; б) электростимуляция - P. Shermani

Ув.х 3000

В ходе изготовления сырокопченых колбас структурообразование в процессе формирования пространственного каркаса, сопровождающегося разрушением клеточной структуры тканей, первостепенное значение приобретают процессы, связанные с жизнедеятельностью молочнокислых микроорганизмов, свойствами мышечной ткани и активностью эндогенных ферментов. Большое влияние на интенсивность процессов, протекающих в этот период, оказывает направленное применение бактериальных культур (ББП-СК, ПБ-МП), температурные режимы осадки, использование винно-спиртовых, углеводных композиций.

В процессе производства сырокопченых колбас с винно-спиртовыми композициями в фарше одновременно активно протекают процессы специфического автолиза, деструкции мышечной ткани, агрегационных и денатурационных изменений белков, обусловленных низким значением рН, наличием дубильных веществ и этилового спирта.

Присутствие углеводов (глюкозы, мальтодекстрина) обусловливает интенсивное развитие молочнокислой микрофлоры, а следовательно, и усиление специфического автолиза мышечной ткани, порозность фарша ниже на 5,6% по сравнению с колбасами, выработанными с использованием бактериального препарата ПБ-МП.

При этом большое значение имеет развитие более глубоких деструктивных изменений в структуре мышечных волокон и соединительной ткани: лизис ядер, гомогенизация слившихся мышечных волокон и их зернистый распад; отсутствие поперечной исчерченности в большинстве волокон; гомогенизация волокнистого компонента соединительной ткани, что в конечном итоге обуславливает более однородную структуру готового продукта.

Установленные микроструктурные показатели, характеризующие структурообразование сырокопченых колбас позволяют оценить степень влияния биотехнологических воздействий при производстве колбас на их структуру и определить рациональную. Последняя будет характеризоваться большей взаимосвязанностью и компактностью расположения структурных элементов, более низкой порозностью, которая определяется наличием мелких вакуолей, пронизывающих мелкозернистую белковую массу, отсутствием щелевидных пространств и более тонким уплотненным поверхностным слоем.

Формирование структурных свойств мясного сырья при удлинении сроков хранения мясопродуктов с использованием методов барьерной технологии

Одной из важнейших проблем современной пищевой промышленности является обеспечение выработки мясных продуктов с гарантированной безопасностью и длительными сроками хранения.

Проведенные исследования позволили установить морфологические критерии свежести мясных полуфабрикатов и колбасных изделий.

Как показали полученные данные, в структуре мясного сырья, мясных рубленых полуфабрикатов, готовых колбасных изделий под действием гнилостной микрофлоры, обладающей высокой протеолитической активностью, происходят морфологические изменения, характеризующиеся однотипностью своих проявлений. Это в первую очередь - пикноз и рексис ядерных структур, лизис Z-пластинок, фрагментация, а позднее лизис миофибрилл мышечной ткани, а также разрыхление, фрагментация и лизис коллагеновых волокон.

Для колбасных изделий - изменение тинкториальных свойств мелкозернистой белковой массы, деструкция стенок микрокапилляров, их слиянием с образованием бесструктурной массы и (или) одновременным разрыхлением белковой массы газообразными продуктами их жизнедеятельности с образованием крупных вакуолей и щелей. Микрофлора развивается по всему объему образца, образуя микроколонии в мелкозернистой белковой массе.

Микроструктурные показатели, характеризующие особенности локализации микрофлоры и глубину ее воздействия на структурные элементы фарша позволяют оценивать санитарную доброкачественность рубленых полуфабрикатов и вареных колбас в процессе хранения и дифференцировать следующие степени свежести соответственно для рубленых полуфабрикатов - свежие, сомнительной свежести, несвежие, для вареных колбасных изделий - свежие, несвежие (рис. 11,12).

Определенные микроструктурные изменения, характеризующие морфологические признаки снижения качественных показателей продукта, в комплексе с данными физико-химических показателей позволяют объективно оценивать эффективность используемых пищевых добавок, выбирать рациональные сроки хранения продукта.

а) б)

в)

Рис. 11. Микроструктура рубленых полуфабрикатов: а) свежие; б) сомнительной свежести; в) несвежие. Ув.х 300



а) б)

Рис. 12. Микроструктура вареных колбасных изделий: а) свежие; б) несвежие Ув.х 260

Проведенные исследования позволили выявить динамику морфологических изменений в фарше под влиянием микрофлоры при длительном холодильном хранении вареных колбас (рис. 12).

Проведенные исследования позволили разработать методики выполнения измерений содержания идентифицированных микроструктурным методом растительных белков и полисахаридов неживотного происхождения в мясе и мясных продуктах. Морфометрические исследования основных компонентов исследуемых образцов проводят после их качественного анализа на гистологических препаратах.

Объемное содержание растительного белка (об.%) рассчитывают по формуле: C_об = (n | N) х 100, где n - общее число точек, совпадающих только со структурами, соответствующими растительному белку; N - общее число точек, совпадающих с тканями на срезе.

Отношение массовой доли растительного белка (масс., %) к его объемному содержанию (об., %), определяемому методом микроструктурного анализа по результатам проведенных экспериментов в исследуемых пробах мяса и мясопродуктов составляет в среднем 0,24. Данный коэффициент является постоянной величиной для расчета массовой доли растительного белка.

Массовую долю растительного белка (Ср, %) в мясе и мясопродуктах рассчитывают по формуле: С_р = С_об х 0,24, где С_об - объемное содержание соевого белка %, 0,24 - коэффициент для расчета

Результат анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют по формуле в виде: С 0,01 х х С, при Р= 0,95 где - С среднее арифметическое значение результатов трех определений, признанных приемлемыми, %, - среднее арифметическое значение результатов трех определений, признанных приемлемыми, %.

Методология количественного определения полисахаридов в мясе и мясопродуктах аналогична вышеизложенной.

Объемное содержание определяемого полисахарида каррагинана (%, об) рассчитывают по формуле: С_об = (n /N) х 100, где n - общее число точек, совпадающих только со структурами, соответствующими каррагинану; N - общее число точек, совпадающих с тканями на срезе.

Отношение массовой доли каррагинана (% масс) к его объемному содержанию (%, об), определяемому методом микроструктурного анализа по результатам проведенных экспериментов в исследуемых пробах мяса и мясных продуктов составляет в среднем 0,31. Данный коэффициент является постоянной величиной для расчета массовой доли каррагинана.

Массовую долю каррагинана (Ск, %) в мясе и мясопродуктах рассчитывают по формуле С_к = С _об х 0,31, где С об - объемное содержание каррагинана, %, 0,31 - коэффициент для расчета

Результат анализа в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

С (0,01 х х С), при Р=0,95

где - С среднее арифметическое значение результатов трех определений, признанных приемлемыми, %, - границы относительной погрешности, %

Аналогичные подходы могут быть использованы для определения любых структурных компонентов мясных продуктов.

Определенные в результате проведенных исследований микроструктурные критерии и зависимости между рядом морфологических и физико-химических, структурно-механических и других показателей, установленные с помощью морфометрических исследований, позволяют оценивать качественные и количественные характеристики мясного сырья и изготовленных из него мясопродуктов на различных этапах технологической обработки, а также могут быть использованы для прогнозирования и коррекции свойств мясного сырья с целью рационального его использования, целенаправленного изменения и совершенствования различных технологических процессов, разработки и создания новых видов продукции.

Выводы

1. На основании выполненных комплексных исследований сформулированы теоретические и научно-практические представления о прижизненном формировании качественных характеристик мясного сырья и структурообразовании мясопродуктов, изготовленных из него в условиях направленных биотехнологических воздействий. Установлены коэффициенты корреляции между содержанием соединительной ткани в мышце (0,87), величиной диаметра мышечных волокон (0,92), коэффициентом деструкции мышечных волокон (0,81), длиной саркомеров (0,60) и структурно-механическими свойствами мышечной ткани (напряжением среза).

2. Выявлены микроструктурные особенности мясного сырья в зависимости от: а) вида и возраста животных

Содержание волокон гликолитического типа в составе длиннейшей мышцы спины свиней на 10,2% больше по сравнению с аналогичной мышцей бычков и на 49,2% - овец. С увеличением возраста количество волокон гликолитического типа в длиннейшей мышце спины возрастает, окислительных снижается, диаметр увеличивается

б) функциональных особенностей мышц

- по комплексу морфологических показателей анатомически выделенные мышцы бычков отнесены к 4 группам, свиней - к 5 группам, отличающихся по качественным характеристикам и функционально-технологическим свойствам. По мере увеличения физической нагрузки снижаются диаметр мышечных волокон, степень деструкции, количество мышечных волокон гликолитического типа, повышаются содержание соединительной ткани, количество волокон окислительного типа и длина саркомеров.

в) качественной характеристики мясного сырья:

на основание морфологических показателей - диаметра мышечных волокон, порозности, длины саркомеров, характера и количества сверхсокращенных участков, степени деструкции - выделены 7 качественных групп мясного сырья. Из них четыре группы - PSE-мясо, две группы - DFD - мясо.

г) генотипа животных

при скрещивании чистопородных животных повышение выхода мышечной ткани достигается за счет:

- увеличения диаметра мышечных волокон (гипертрофии), сопровождающегося повышением количества волокон гликолитического типа, и как следствие увеличением сверхсокращенных участков мышечных волокон. Это приводит к снижению влагосвязывающей способности на 4-12%, увеличению потерь при тепловой обработке на 4,0 -9,13% (крупная белая х дюрок).

- увеличения количества мышечных волокон (гиперплазии) преимущественно окислительного типа. Это не приводит к заметному снижению влагосвязывающей способности и увеличению потерь при тепловой обработке (крупная белая х ландрас х пьетрен, крупная белая х ландрас). Второй путь является более предпочтительным для создания стрессустойчивых животных.

3. Использование механических способов обездвиживания животных способствует снижению образования узлов сверхсокращения в мышечной ткани, что в особенности актуально для стрессчувствительных животных. Это обеспечивает повышение влагоудерживающей способности мясного сырья, однако, сроки его созревания при этом замедляются на 2 суток. Для ускорения созревания такого мясного сырья целесообразно применять прогрессивные методы обработки мяса, в т.ч. электростимуляцию мышц.

4. Установлены микроструктурные изменения соединительной ткани в ходе подготовки ее к использованию в производстве мясопродуктов, которые независимо от метода обработки протекает в 4 стадии: стадия набухания пучков коллагеновых волокон; стадия нарушения взаимосвязи коллагеновых фибрилл в волокне; стадия деструкции коллагеновых фибрилл, их фрагментация; стадия лизиса фрагментированных коллагеновых фибрилл с образованием бесструктурной массы глютина.

Даны рекомендации по использованию обработанной соединительной ткани в мясном производстве.

5. Установлена и экспериментально подтверждена взаимосвязь между процессами структурообразования и функционально-технологическими свойствами мяса и изготовленных из него мясопродуктов. Определены основные морфологические показатели структурообразования мяса и мясопродуктов, влияющие на их качественные характеристики: степень сокращенности и деструкции мышечных волокон, сохранение целостности сарколеммы для цельномышечных продуктов; степень измельчения и взаимосвязанность структурных элементов фарша, характер порозности структуры для измельченных изделий;

6. Определены механизмы коррекции низких функционально-технологических свойств мясного сырья и оптимизации структурообразования готовой продукции с использованием пищевых добавок. Более эффективным является использование смеси различных видов фосфатов, что обеспечивает их равномерное воздействие на все типы мышечных волокон. Применение цитрата и лактата кальция на ряду с увеличением длины саркомеров, способствует разрыхлению миофибриллярных структур мышечного волокна. Инкубация парной мышечной ткани в растворе хлорида кальция приводит к нарушению структуры Z-линий, их гомогенизации или расщеплению, что лежит в основе повышения нежности мяса в процессе автолиза в более короткие сроки.

7. По развитию и распределению микрофлоры и связанной с ней глубиной структурных изменений определены микроструктурные показатели, характеризующие степень свежести рубленых полуфабрикатов и колбасных изделий: свежие, свежие не подлежащие длительному хранению, несвежие.

Даны рекомендации по удлинению сроков хранения вареных колбас и рубленых полуфабрикатов с использованием препаратов, обладающих бактериостатическим действием, лактата натрия и препарата Ламефос-Фреш.

8. Разработаны микроструктурные методы идентификации отдельных пищевых добавок, используемых для улучшения структурообразования мясной продукции (ГОСТ 51604, утверждены методики их количественного определения).

Литература

1. Татулов Ю.В., Курицын Н.И., МиттельштейнТ.М., Белоусов А.А., Кузнецова Т.Г. Микроструктурные и гликолитические изменения в мясе КРС, выращенного в условиях промышленных комплексов. Тр.ХХV1 Европ.конгр. работн. НИИ мясной промышленности, США, 1980, ч. 1, с. 54-56.

2. Белоусов А.А., Лимонов Г.Е., Кузнецова Т.Г., ГореликЛ.В., Хромова Р.А. Микроструктурные качественные показатели фарша вареных и полукопченых колбас, изготовленных с использованием виброперемешивания. Тр.ХХ1Х Европ. конгр. работн. НИИ мясной пром., Италия, 1983, т. 1, с. 205-212.

3. Белоусов А.А., Хвыля С.И. Кузнецова Т.Г. Авилов В.В. ГОСТ 19496 «Мясо. Метод гистологического исследования». Госстандарт России, М, 1993,12 с.

4. Белоусов А.А..Хвыля С.И. Кузнецова Т.Г. Изучение микроструктуры убойных животных в условиях экологического дисбаланса. Тр.ХХХV111 Международ. конгр. работн. НИИ мясной пром., Франция, 1992, т. 2, с. 197-200.

5. Хвыля С.И., Кузнецова Т.Г., Авилов В.В Практическое применение гистологических методов анализа. Мясная индустрия, 1994, №6, с. 32-33.

6. Солодовникова Г.И., Хвыля С.И., Кузнецова Т.Г., Авилов В.В. Исследование микроструктуры сырокопченых колбас с бактериальныим препаратом. Technologia mesa. Югославия, 1995, №36, с. 123-127

7. Хвыля С.И., Авилов В.В., Кузнецова Т.Г., Тимин Е.Н. Компьютерная приставка к глазу. Мясная индустрия, 1995, №1, с. 23-25

8. Хвыля С.И., Кузнецова Т.Г., Авилов В.В Сравнительные микроструктурные исследования некоторых мышц крупного рогатого скота с пороками качества. Тр. ХХХХ1 Межд. конгр. мясн. Науки и технологии. США, 1995, т. 2, с. 202 -204.

9. Лисицын А.Б., Козина З.А. Кузнецова Т.Г. Influence of processing methods and its parameters on quality characteristics of the connective tissue fraction received by mecanical sinewing of low crade beff. Тр. ХХХХ1 Межд. конгр. мясн. науки и технологии., 1995, т 2, с. 254-255.

10. Писменская В.Н., Кузнецова Т.Г., Ленченко Е.М. Микроструктура мяса и колбасы при микробной порче. Мясная индустрия, 1997, №6, с. 29-31

11. Хвыля С.И., Кузнецова Т.Г. Стандартизация методов качественного и количественного микроструктурного анализа. Мясная индустрия, 2000, №2, с. 38-43

12. Хвыля С.И., Кузнецова Т.Г, Веселова П.П. ГОСТ Р 51604 «Мясо и мясо продукты. Идентификация состава гистологическим методом». Госстандарт, И. 2000.

13. Кузнецова Т.Г., Белоусов А.А., Текутьева Л.А. Микроструктурные изменения свинины при биотехнологических воздействиях Мясная индустрия, 2001, №6, с. 9-11

14. Кузнецова Т.Г., Белоусов А.А. Микроструктурные изменения в вареных колбасах при микробной порче. Мясная индустрия, 2001, №1, с. 39-41-15. Лисицын А.Б., Кудряшов Л.С., Мотовилина В.А. Кузнецова Т.Г. Технологические аспекты применения фосфатсодержащих добавок при производстве продуктов из говядины. Все о мясе. 2001, №4, с. 3-5

16. Белоусов А.А., Кузнецова Т.Г., Луканов М.Ю. Использование блочного мяса с признаками ДФД при производстве мясных консервов. Мясная индустрия, 2002, №2, с. 11-13.

17. Татулов Ю.В., Кузнецова Т.Г., Белоусов А.А., Розанов А.В. Микроструктурные особенности мяса свиней различных пород и генотипов. Все о мясе, 2001, №4, с. 3-5.

18. Жебелева И.А., Колобов С.В., Кузнецова Т.Г. Влияние соевого изолята на микроструктуру фаршевых мясных продуктов. Мясная индустрия, 2002, №6, с. 28-32.

19. Жаринов А.И., Евтихов П.Н., Кузнецова Т.Г., Марушина С.А. Ферментная модификация свойств мяса кур-несушек. Мясная индустрия, 2002, №12, с. 19-22.

20. Лисицын А.Б., Семенова А.А., Кузнецова Т.Г., Баскина Т.Л. Функционально-технологические и бактериостатические свойства препарата «Ламефос Фреш». Все о мясе, 2002, №4, с. 18-24.

21. Баер Н.А., Кузнецва Т.Г., Венкина Е.В. Влияние различных способов обездвиживания крупного рогатого скота. Все о мясе. 2003, №4, с. 15 -19.-

22. Семенова А.А., Кузнецова Т.Г. Использование цитратов при производстве мясных продуктов - альтернативная замена фосфатов. Мясная индустрия, 2004, №2, с. 25-30.

23. Хлебников В.И., Дмитриенко С.Ю., Кузнецова Т.Г. Влияние биологичеки активной добавки Кальмарин на гидролитические и окислительные процессы в жирах. Мясная индустрия, 2004, №2, с. 30-35

24. Бойко О.А., Кузнецова Т.Г. Воздействие коллагенолитического препарата на структуру мясного сырья. Мясная индустрия, 2004, №4, с. 47-49.

25. Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д., Кузнецова Т.Г. Экологическая безопасность продовольственного сырья Идентификация животного и растительного белка в питательных композициях. Экологические приборы и системы, 2003, №10, с. 38-42.

26. Сметанина Л.Б., Кузнецова Т.Г., Лисицын Б.А., Кракова В.З. Перспективы развития биотехнологии при производстве мясных продуктов с использованием ферментных препаратов животного присхождения.

Все о мясе, 2004, №4, с. 27-30.

27. Лисицын А.Б., Сусь И.В., Кузнецова Т.Г. Генетический потенциал чистопородных и помесных свиней, используемых в мясной промышленности. Tehnologija mesa Meat technology, 2005, v 46, №5-6, с. 244-249.

28. Чернуха И.М., Сметанина Л.Б., Кузнецова Т.Г. Модификация низкосортного сырья ферментами животного происхождения при производстве мясопродуктов. Tehnologija mesa Meat technology, 2005, v 46, №5-6, с. 271 - 276.

29. Калинова Ю.Е., Кудряшов Л.С., Кузнецова Т.Г. Структурные изменения мышечной ткани под действием различных концентраций лактата кальция. Хранение и переработка сельхозсырья, 2005, №5, с. 37-38.

30. Иванкин А.Н., Кузнецова Т.Г., Миталева С.И. Биотрансформированные белки животного происхождения для получения нового поколения функциональных продуктов питания. Tehnologija mesa Meat technology, 2005, v 46, №5-6, с. 283-285.

31. Писменская В.Н., Ленченко Е.М., Кузнецова Т.Г. Микроструктура мяса и мясопродуктов. Учебное пособие. Федеральное агенство по образованию МГУПБ, М. 2005, с. 85.

...