Исследование процесса автолиза мышечной ткани птицы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Биохимическая характеристика мышечной ткани курицы

2. Основы механизма автолиза

2.1 Основные характеристики

2.2 Послеубойный гликолиз

2.3 Превращения мононуклеотидов

2.4 Превращения липидов

2.5 Автолиз белков

3. Воздействие высоких температур на процесс автолиза

4. Материалы и методы исследования

5. Результаты исследования

Заключение

Список используемых источников

мышечный ткань курица биохимический

Введение

Одна из основных задач продовольственного обеспечения страны - контроль качества пищевого сырья. В связи с увеличившимися поставками продовольствия из-за рубежа, а также увеличениями объемов взаимной торговли между странами, и производством пищевых продуктов широким кругом различных производителей внутри страны, контроль качества сырья является первоочередной задачей, для защиты граждан от недоброкачественных продуктов и для соблюдения необходимых норм, которые позволили бы поддерживать питание потребителей на высоком уровне.

Мышечная ткань птицы, в особенности курицы, является одним из широко распространенных, а также часто употребляемым видом пищевого сырья, вот почему так необходимо разбираться в биохимических процессах, происходящих в этом сырье, следить за его качественностью, и по возможности улучшать технологию, которая бы позволила улучшить качество этого сырья.

Моя курсовая работа связана с биохимическими процессами, происходящими в тканях курицы после убоя, где главенствующая роль отводится автолитическим превращениям мышечной ткани. Автолиз является главным процессом созревания мышечной ткани, улучшая ее вкусовые, питательные свойства, а так же оптимальную усвояемость в организме человека. Изучение процесса автолиза позволяет представить себе превращения, происходящие в мышечной ткани, после убоя, на основании чего возможен наиболее полный контроль качества данного продукта. Весь комплекс мер, посвященных созреванию мышечной ткани, на основании автолиза позволяет предоставить потребителю наилучший пищевой продукт.

Цель моей курсовой работы заключается в исследовании процесса автолиза мышечной ткани птицы, ознакомление с биохимическими процессами, происходящими в ней, их влиянием на состояние качества данного сырья, а также влияние такого внешнего фактора, как воздействие высоких температур на процесс автолиза, и, следовательно, получаемую пищевую ценность продукта.

1. Биохимическая характеристика мышечной ткани курицы

Мышечная ткань - это сочетание мышечных клеток (волокон) с неклеточной структурой, объединенных в единую живую систему, характеризующуюся определенным составом, строением, функциями.

Мышечная ткань у птиц характеризуется высокой плотностью. У птиц мясных пород мышечные волокна толще, чем у яйценоских; у самцов мышечная ткань грубее, чем у самок. Мышечная ткань птицы мелкозернистая, содержит меньше соединительной ткани, чем у млекопитающих, следовательно, она богаче белками.

Наиболее ценной частью мяса считается мышечная ткань, ее строение представлено на рисунке 1. В зависимости от вида, возраста, породы, способов содержания и откорма птица различается по химическому составу мяса. У самцов количество мышечной ткани всегда больше, чем у самок. У птицы различают красные и белые мышцы в зависимости от цвета волокон (рис. 2). Мышечные волокна, расположенные на костях конечностей, из-за наличия миоглобина имеют красный цвет. У кур и индеек грудная мышца содержит небольшое количество пучков мышц, окрашенных миоглобином, поэтому мясо, полученное с килевой кости, называют белым.

Рисунок 1. - Организация скелетных мышц позвоночных



1 - мышцы шеи и головы, 2- мышцы крыла, 3 - мышцы груди, 4 - мышцы ног

Рисунок 2 - Топография мышц курицы

Мышцы состоят из воды и сухого вещества. В среднем соотношение между сухим веществом и водой составляет 1:3. Мышцы богаты белком, углеводами и минеральными, веществами. Если переваримость белка яиц, принять за 100 %, то переваримость мяса птицы составит 80 %, говядины - 75, молока - 75, риса - 56, кукурузы - 52 %. В зависимости от категории упитанности соотношение между отдельными компонентами мышц изменяется.

Накопление белка в мышцах в процессе роста птицы происходит до определенного периода, например у кур мясных пород до 60-90-дневного возраста. Питательная ценность мышечной ткани птицы зависит не только от количества белка, но и от его качества. Различают саркоплазматические, соединительные и миофибриллярные белки мышц. К саркоплазматическим белкам относятся миоальбумин, миоглобулин, миоген и глобулин X.

Мышечная ткань выполняет важнейшие функции:

принимает участие в механизме движения тела, в процессе дыхания и переработки пищи (скелетная мускулатура);

обеспечивает процессы кровообращения, дыхания, передвижение пищевой массы по пищеварительному каналу.

Деятельность мышечной ткани регулируется нейрогуморальной регуляцией и тесно связана с обменом веществ. Для выполнения своих функций мышечная ткань потребляет большую часть энергии, используемой в процессе жизнедеятельности.

Химическая энергия органических веществ превращается в механическую работу с помощью специализированного аппарата, состоящего из сложных морфологических образований и последовательно действующих многообразных ферментативных систем.

По питательным и вкусовым качествам мышечная ткань наиболее важный компонент человеческого рациона.

В мышечной ткани птиц содержатся те же белки и азотистые небелковые экстрактивные вещества, что и в мышечной ткани убойных животных, однако, у птиц больше полноценных и меньше трудно усваиваемых белков (коллагена и эластина), что обусловливает его высокую питательную ценность. Процентное отношение неполноценных белков к полноценным в мышечной ткани птиц составляет около 7%, а в говядине - 15-20%. Различные мускулы одной и той же птицы имеют разный химический состав. Так, в белом мясе кур несколько больше азотистых веществ (белков, каротина и др.) и меньше липидов, чем в красном мясе.

pH белого мяса = 6,12;

pH красного = 6,27.

Липиды птиц относится к группе твердых. Усвояемость их организмом человека - около 93%. В состав липидов птиц входят, в основном, триглицериды стеариновой, пальмитиновой и олеиновой жирных кислот. Кроме перечисленных жирных кислот, в состав жира кур и гусей входят также линолевая, миристиновая и лауриновая кислоты. Летучих жирных кислот содержится не более 0,1-0,2%. Содержание липидов зависит от состояния, возраста, вида, пола, условий содержания и кормления.

К минеральным веществам мяса птицы относятся соединения K, Na, P, Ca, Mg, Fe, Cu и др.

Мышечная ткань имеет сложный химический состав. В нее входит много лабильных веществ, содержание и свойства которых могут изменяться в зависимости от многих факторов, как при жизни, так и после убоя животного.

Характеристика мышечной ткани курицы представлена в таблице 1.

Таблица 1. Содержание питательных веществ в 100г мышечной ткани птицы, % удовлетворения потребности

№	Показатель	Содержание, г	Потребность г/кг	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	Белки	20,8	90	90	23
2	Липиды	8,8	74,5	74,5	11,8
3	Углеводы	0,6	441	441	0,13
4	Зола	0,9
5	Вода	68,9	1975	1975	3,48

Из таблицы видно, что в мышечной ткани курицы содержится большое количество белков. 100 г мышечной ткани курицы достаточно для удовлетворения потребности в белках на 23%, следовательно, при употреблении около 400г, потребность будет удовлетворена полностью. Мышечная ткань содержит также вдвое меньшее количество липидов и большое количество воды. Углеводы в мышечной ткани курицы практически отсутствуют.

Белковый состав мышечной ткани очень разнообразен.

Фракция суммарных белков саркоплазмы составляет 20-25% количества всех мышечных белков. Установлено, что белки саркоплазмы способны образовывать гель, особенно в присутствии АТФ. При высоких концентрациях Са2+ гель разжижается. Это связано с присутствием в саркоплазме фрагментов саркоплазматического ретикулума. Очищенные от примесей белки саркоплазмы способность желировать утрачивают.

Миоген представляет собой комплекс миогенов А, В и С, различающихся кристаллической формой. Обычно под миогеном подразумевается вся миогеновая фракция. Миоген составляет около 20% всех белков мышечного волокна. Он растворяется в воде, образуя гомогенные растворы небольшой вязкости с массовой долей 20-30%. Температура денатурации свободного от солей миогена 55-60 °С, изоэлектрическая точка (ИЭТ) лежит в интервале рН 6,0-6,5. С течением времени часть миогена переходит в нерастворимое состояние.

Миоальбумины составляют около 1-2% белков мышечного волокна. Растворимы в воде и нерастворимы в кислой среде, так как имеют изоэлектрическую точку около рН 3,0-3,5; температура денатурации 45-47 °С.

Глобулин составляет около 20% общего количества белковых веществ мышечного волокна. Растворим в солевых растворах даже очень низкой концентрации, температура денатурации при рН 6,5 около 50 °С, при рН 7,0 - около 80 °С, изоэлектрическая точка лежит в интервале рН 5,0-5,2.

Миоглобин - хромопротеид, составляющий в среднем 0,6-1,0% общего количества белков. Он состоит из белковой части - глобина и простетической группы - тема. На одну молекулу миоглобина приходится одна группа гема. В миоглобине не обнаружено цистина. Миоглобин хорошо растворим в воде. Температура денатурации около 60 °С. Денатурация миоглобина сопровождается отщеплением простетической группы. Миоглобин способен присоединять оксид азота, сероводород и кислород за счет дополнительных связей. В последнем случае образуется оксимиоглобин светло-красного цвета, который переходит с течением времени в метмиоглобин коричневого цвета. При этом железо отдает один электрон. При действии восстановителей метмиоглобин снова образует миоглобин. Последний окрашен в пурпурно-красный цвет и обусловливает естественную окраску мышечной ткани, интенсивность которой зависит от его содержания и соотношения форм пигментов белка. Изменение цветности мяса и мясопродуктов происходит под влиянием микрофлоры, теплового воздействия, посола, света и других факторов. Количество пигментов, глубина их превращений и образование форм соответствующей окраски играют значительную роль в получении продуктов высокого качества. При переходе миоглобина в метмиоглобин пурпурно-красная окраска мяса меняется на коричневую. Она наиболее заметна, когда в мет-форму переходит более 50% миоглобина. Это свойство широко используется для определения сроков хранения мяса путем выявления соотношения различных спектральных форм миоглобина, а также при регулировании цветности мясопродуктов.

Миозин - фибриллярный белок с асимметрией молекулы 10: 1, составляет около 40% белков клетки мышечной ткани. Гетерогенен. Обычно под миозином подразумевается вся миозиновая фракция. Миозин - полноценный, хорошо переваримый белок. Совершенно чистый миозин растворим в воде, и образует вязкий раствор с массовой долей до 4% белка. Растворы солей щелочных металлов небольшой молярной концентрации (0,25 - 0,04 моль/дм3) осаждают миозин из его растворов; в солевых растворах повышенной молярной концентрации (до 0,6 моль/дм3) он растворяется. Температура денатурации миозина около 45 - 50 °С (у птицы около 51 °С); изоэлектрическая точка определяется при рН 5,4. Биологические функции миозина связаны с координированным движением живых организмов и автолитическими превращениями мышечных тканей после убоя животных.

Актин составляет 12-15% всех мышечных белков и является основным компонентом тонких нитей. Этот белок существует в двух формах - глобулярной (Г-форма) и фибриллярной (Ф-форма). В растворах с низкой ионной силой актин существует в виде мономера с относительной молекулярной массой около 47 000.

При повышении ионной силы раствора до физиологического уровня Г-актин полимеризуется в Ф-актин, очень похожий на нить. Г-актин представляет собой одну полипептидную цепочку, сложенную в глобулу. Быстрая полимеризация актина происходит также при добавлении ионов Mg2+. При этом образуется двунитчатая спираль, каждая составляющая в которой напоминает нить бус, закрученных одна вокруг другой. Актин относится к полноценным и легкоусвояемым белкам.

Актомиозин - это сложный комплекс, который формируется при добавлении раствора актина к раствору миозина и сопровождается увеличением вязкости раствора. Поскольку цепь Ф-актина содержит много молекул Г-актина, каждая нить Фактина может связывать большое число молекул миозина. Рост прекращается при добавлении АТФ или в присутствии ионов Mg2+. Содержание актомиозина указывает на глубину автолитических превращений в процессе трупного окоченения и позволяет опосредованно судить о функциональности мясного сырья в процессе технологической обработки.

Тропомиозин - белок палочковидной формы с относительной молекулярной массой около 70 000, постоянно присутствующий в структуре тонких (актиновых) филаментов. Биологическая роль тропомиозина сводится к регулированию взаимодействия актина и миозина в процессе мышечного сокращения. Массовая доля тропомиозина составляет 10-12% всех белков миофибрилл или 2,5% белков мышц. Растворим в воде, но из мышечной ткани водой не извлекается. Изоэлектрическая точка определяется при рН 5,1.

Тропонин представляет собой сферическую молекулу с относительной молекулярной массой 76 000, включающей три субъединицы, аминокислотный состав которых полноценен.

Весьма важной группой сложных белков являются нуклеопротеиды, играющие первостепенную роль в жизнедеятельности организма, в частности в явлениях наследственности. Простетической группой нуклеопротеидов служат нуклеиновые кислоты. Они нерастворимы в воде, но растворяются в щелочах. В их состав входит простой белок, как правило, протамин или гистон. При полном гидролизе нуклеопротеидов образуются а-аминокислоты, рибоза и дезоксирибоза, фосфорная кислота и азотистые основания (пуриновые и пиримидиновые). Массовая доля нуклеопротеидов в мышечной ткани составляет 0, 207-0,245%, где они входят в состав рибосом и саркоплазматического ретикулума. В основном это рибонуклеопротеиды, функции которых связаны с синтезом белков. Нуклеопротеидами богаты ткани мозга, где они представлены нейроглобулином (дезоксирибонуклеопротеидом) и нейростромином (рибонуклеопротеидом). Нуклеопротеиды являются полноценными белками, однако, как отмечалось выше, самостоятельного технологического значения не имеют и входят в состав мышечных клеток.

В состав перечисленных белков входят все аминокислоты, включая важнейшую из них - триптофан, что послужило основой для оценки количественного содержания полноценных белков в сырье и продуктах.

Гистидинсодержащие дипептиды являются специфической составной частью скелетной мускулатуры. Из мышечной ткани животных и человека они были выделены в начале века русским биохимиком В.С. Гулевичем. Установлено, что эти вещества выполняют ряд важных функций в процессе обмена веществ и энергии при жизни, участвуя в процессах окислительного фосфорилирования, происходящих в мышцах при образовании макроэргических фосфатных соединений (АТФ и креатинфосфата). Входя в состав мышечной ткани, гистидинсодержащие дипептиды стимулируют секреторную функцию пищеварительных желез. К ним относятся: карнозин - дипептид, состоящий из остатков р-аланина и гистидина, и ансерин-гомолог карнозина, b-аланил-1-метилгистидин (метилированный карнозин). В скелетных мышцах убойных животных содержание карнозина и ансерина колеблется в пределах 0,014-1,000%.

Мышечная ткань так же содержит ряд многих органических соединений, необходимых для организма: незаменимые аминокислоты, макро- и микроэлементы, витамины и омега-6 жирные кислоты. Данные по содержанию этих веществ представлены в таблицах 2,3,4.5,6,7.

Таблица 2. Содержание незаменимых аминокислот в 100 г мышечной ткани курицы, г/кг.

№	Незаменимые аминокситлоты	Содержание г	Потребность, г/сут	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	триптофан	0,19	1	1	19
2	лейцин	1,24	5	5	24,8
3	изолейцин	0,85	3,5	3,5	24,2
4	валин	0,83	3,5	3,5	23,7
5	треонин	0,71	2,5	2,5	28,4
6	лизин	1,39	4	4	34,75
7	метионин	0,45	3	3	15
8	фенилаланин	0,67	3	3	22,3

Из таблицы видно, что мышечная ткань курицы богата незаменимыми аминокислотами. Например, % удовлетворения лизином в 100 г мышечной ткани составляет 34,75%, триптофана 19%. Следовательно, достаточно употребить 500 г мышечной ткани, чтобы полностью удовлетворить суточную потребность организма.

Роль в обмене триптофана: при декарбоксилировании триптофана, помимо углекислого газа, продуктами реакции являются триптамин, серотонин. Образовавшиеся амины обладают сильным фармокологическим действием на множество физиологических функций. Так триптамин и серотонин оказывают сосудосуживающее действие. Серотонин участвует в регуляции артериального давлении, температуры тела, дыхания и почечной фильтрации, является нейромедиатором.

Биологическая роль лейцина:

снижает уровень сахара в крови; обеспечивает азотистый баланс, необходимый для процесса обмена белков и углеводов; предотвращает появление усталости, связанное с перепроизводством серотонина; необходим для построения и нормального развития мышечных тканей; защищает клетки и ткани мышц от постоянного распада; является специфическим источником энергии на клеточном уровне; участвует в синтезе протеина; укрепляет иммунную систему; способствует быстрому заживлению ран.

Лизин необходим для роста, восстановления тканей, производства антител, гормонов, ферментов, альбуминов. Эта аминокислота оказывает противовирусное действие. Лизин поддерживает уровень энергии и сохраняет здоровым сердце, благодаря карнитину, который в организме из него образуется, участвует в формировании коллагена и восстановлении тканей, улучшает усвоение кальция из крови и транспорт его в костную ткань. Лизин понижает уровень триглицеридов в сыворотке крови.

Треонин учувствует в построении мышечного белка, поддерживает должный протеиновый баланс в организме. Треонин также улучшает состояние сердечнососудистой системы, печени, ЦНС и иммунную функцию. Из треонина в организме могут синтезироваться глицин и серин. Эти две аминокислоты необходимы для построения коллагена, эластина и мышечной ткани. Треонин позволяет укрепить мышцы (включая миокард) и связки. Кроме того, треонин делает кости менее хрупкими, повышает прочность эмали зубов.

Треонин, наряду с метионином улучшает липотропную функцию печени, то есть распад жиров и жирных кислот.

Метионин имеет в своем составе подвижную метильную группу, которая способна переносится на другие клеточные структуры в процессах метилирования, например, в процессах коньюгации или синтеза холина. Защищает организм при отравлениях бактериальными эндотоксинами и некоторыми другими ядами. Обладает радиопротекторными свойствами.

Фенилаланин является исходным сырьём синтеза другой аминокислоты -- тирозина, когда уменьшается её поступление в организм с пищей. Из тирозина впоследствии синтезируются такие биологически активные вещества, как адреналин, норадреналин, дофамин. Они являются гормонами и нейромедиаторами.

Таблица 3. Фракционный состав липидов мышечной ткани курицы, г/кг

№	Липиды	Содержание, г	Потребность, г/сут	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	триглицериды	8
2	фосфолипиды	0,75	5	5	15
3	холестерин	0,04	0,3-0,6	0,5	8

Из таблицы видно, что липидный состав мышечной ткани курицы представляет собой ТАГ, фосфолипиды и холестерин. Удовлетворение потребности холестерином не превышает 8%,фосфолипидов вдвое больше, и при потреблении 600г курицы, достаточно для удовлетворения потребности.

Холестерин служит исходным предшественником для синтеза всех стероидов, функционирующих в организме, - половых гормонов и кортикостероидов, желчных кислот, витамина D3. Кроме того, участвует в регуляции проницаемости клеточной мембраны.

Триацилглицеролы жировой ткани являются самой компактной и энергоемкой формой хранения энергии, а также выполняют в подкожном слое роль физической защиты, термо- и электроизоляторов.

В лимфе и кровяном русле ТАГ входят в состав липопротеиновых комлексов, доставляя и распределяя по всем тканям высшие жирные кислоты, которые наряду с глюкозой являются важнейшими источниками энергии.

Таблица 4. Содержание омега-6 жирных кислот в составе мышечной ткани курицы, г/кг.

№	Омега-6 жирные кислоты	Содержание, г	Потребность, сут.	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	линолевая кислота	1,5	6	6	25
2	арахидоновая кислота	0,09	5	5	1,8
3	линоленовая кислота	0,1	1,6	1,6	62,5

Из таблицы видно, что мышечная ткань курицы содержит некоторое количество омега-6 кислот, количество которых не может полностью удовлетворить суточные потребности человека.

Арахидоновая кислота имеет наибольшее физиологическое значение, она превращается в простагландины и лейкотриены - основные воспалительные медиаторы. Омега-6 жирные кислоты конкурентно взаимодействуют с Омега-3, влияя на их депонирование, мобилизацию и конверсию

Таблица 5. Содержание макроэлементов в 100г мышечной ткани курицы, мг в сут.

№	Макроэлемент	Содержание, мг	Потребность, мг в сут.	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	Na	130	4500	4500	2,8
2	K	240	3250	3250	7,38
3	Ca	20	900	900	4,4
4	Mg	32	450	450	7,1
5	P	298	1350	1350	22

Из таблицы видно, что в курице содержатся необходимые макроэлементы, однако, в количествах меньших, чем необходимо для удовлетворения суточной потребности. Например, количество магния и кальция в 100г курицы может удовлетворить только на 7% человека, весом 65 кг. Лишь содержание фосфора высоко, необходимо употребить около 400г мышечной ткани для полного удовлетворения этим элементом.

Таблица 6. Состав микроэлементов в 100г мышечной ткани курицы, мкг.

№	Микроэлемент	Содержание, мкг	Потребность, мкг	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	Mn	9	19	19	47,3
2	Cu	76	200	200	38
3	I	6	200	200	3
4	Co	12	200	200	6
5	Zn	12	25	25	48
6	F	13	750	750	1,73
7	Cr	9	250	250	3,6

Из таблицы видно, что содержание большинства микроэлементов в мышечной ткани курицы достаточно мало, и не способно удовлетворить суточные потребности человека. Однако количество марганца, меди и цинка высоко. Достаточно употребить 200 г курицы для полного удовлетворения потребности.

Таблица 7. Содержание витаминов в с 100г мышечной ткани курицы, мг

№	Витамин	Содержание, мг в 100 г	Потребность, мг в сутки	Потребность, человека 65 кг	% удовлетворения
1	A (ретинол)	0,07	1	1	7
2	C (аскорбиновая кислота)	1,8	60	60	3
3	B1 (тиамин)	0,07	1,5	1,5	4,6
4	B2 (рибофлавин)	0,15	2	2	7,5
5	B6 (пиридоксин)	0,5	2	2	25
6	PP (никотиновая кислота)	7,7	19	19	40,5

Из таблицы видно, что мышечная ткань курицы содержит основные витамины, необходимые человеческому организму, особенно по показателю витаминов В6, РР, однако имеет достаточно низкое содержание витаминов А, В1.

Витамин А необходим для нормального роста, а также для процесса сперматогинеза. Необходим для нормального эмбрионального развития.

Витамин С является одним из компонентов антиоксидантной системы организма. Этот витамин участвует в монооксигеназных реакциях при смешанном НАДН и НАДФН гидроксилировании. Участвует в метаболизме тирозина и триптофана, а так же в образовании коллагена. При участии витамина С и АТФ происходит транспорт железа и включение его в состав ферритина тканей.

Функциональная значимость витами В1 во многом определяется его участием в окислительно-восстановительном катализе. Кофермент ТПФ соединяется с соответствующими апоферментами и образует тиаминовые ферменты, участвующие в углеводном обмене.

Витамин В2 и его активные формы ФМН и ФАД являются ростовыми фактороми. ФАД и ФМН коферменты около 30 ферментов, осуществляющие перенос водорода на различные субстраты. Особое значение имеют эти ферменты в процессах тканевого дыхания, переносов электронов и протонов. Витамин В2 принимает участие в механизмах зрения.

Витамин В6, его активная форма - фосфопиридоксаль кофермент многих ферментов аминокислотного обмена. Витамин влияет на активность ряда ферментов углеводного обмена, а также на метаболизм жирных кислот.

Витамин РР или никотиновая кислота (никотинамид) осуществляет биохимические функции в составе коферментов НАД и НАДФ, которые являются составной частью окислительно-восстановительных ферментов - дегидрогеназ. Они катализируют более 100 химических реакций 6 окисление спиртов в альдегиды и кетоны, те в органические кислоты, амины в имины с последующим образованием оксосоединений и др. Дегидрогеназы катализируют некоторые реакции окисления углеводов и липидов. НАД и НАДФ регулируют цикл Кребса.

2. Основы механизма автолиза

2.1 Основные характеристики

Автолиз (греч. Autos - сам и lisis - растворение) -- это гидролитический распад (самопереваривание) многих органических веществ тела (гликогена, фосфатов, жира, белков и др.) под влиянием ферментов, содержащихся в тканях.

В начальный период происходят в основном автолитические превращения, связанные с теми системами, которые относятся к функциям движения: интенсивный распад углеводов, АТФ, резкие изменения сократительного аппарата.

В таблице 8 кратко описаны основные стадии автолиза.

Таблица 8. Краткая характеристика стадий автолиза

Период	Биологический процесс	Ферменты	рН мышечной ткани
Превращения углеводной системы	Послеубойный гликолиз	Амилаза гликозидаза	7 - 6,5
Изменения фосфор содержащих	Распад АТФ	АТФ-азы	6,5 - 6
Превращения липидов	Гидролз триацилглицеринов и их окисление	Пироксидаза, Каталаза Липаза	6
Изменения белков	Снижение растворимости, гниение	протеазы	5,3

Автолиз вызывается целой группой ферментов, включающей протеиназы, липазы и амилазы, но основная роль при этом отводится протеолитическим ферментам.

Накопление фосфорной, молочной, пировиноградной кислот, за счет распада гликогена в мышечной ткани приводит к сдвигу рН в кислую зону сначала до 6,2 - 6,0, а затем до 5,8-5,6. (рисунок 2)

Внутриклеточные протеиназы, гидролизующие белки в слабокислой области рН называют катепсинами.(рН=5,3)

В настоящее время выделяют 5 типов катепсинов: A, B, C, D, E, которые отличаются оптимумом рН, субстратной специфичностью и рядом других свойств.

Субстратная специфичность катепсинов А, В, С сходна по специфичности соответственно пепсина, трипсина и химотрипсина.

1- Пировиноградная кислота, 2- молочная, 3- коэфицент. К (соотношение содержания молочной и пировиноградной кислот)

Рисунок 2. Накопление кислот при автолизе

В процессе автолиза мышечной ткани характер автолитических превращений меняется во времени, изменяется соотношение скоростей биохимических реакций. Выход ферментов из структур при автолизе мышечной ткани повышает объем ферментативных превращений.

В начальные стадии автолиза наиболее активными являются: ?-амилаза, ?-олигоглюкозидазы, миозиновая АТФ-аза, активны ряд оксидоредуктаз - цитохромксидаза и др.

По мере накопления продуктов автолиза небелковой природы и подкисления в клетках мышечной ткани происходит распад липопротеидных оболочек лизосом, высвобождение катепсинов, гликозидаз, кислой фосфотазы, рибонуклеазы, дезоксирибонуклеазы и других гидролитических ферментов, а так же их активация.

Однако с течением времени активность многих ферментов уменьшается.

2.2 Послеубойный гликолиз

Автолитические превращения гликогена связаны с его фосфорилитическим распадом и дальнейшим процессом анаэробного гликолиза, который приводит к накоплению в мышцах большого количества молочной и пировиноградной кислот, которые обуславливают подкисление мышечной ткани.

В процессе хранения мышц наряду с гликолитическими превращениями мышечный гликоген под воздействием гликозидаз подвергается и гидролитическому распаду с накоплением олигоглюкозидов и глюкозы.

Превращения гликогена в автолизирующей мышечной ткани являются первоначальными и своего рода запускающим приспособлением других биохимических превращений, а также основным фоном, на котором протекают все автолитические превращения различных субстратов. Подкисление ткани способствует выходу гидролаз из лизосом и проявлению значительной их активности.

Подготовительные реакции (1-2).

1) Образование глюкозофосфорных эфиров.

Перенос остатка фосфорной кислоты в глюкозо-1-фосфате от первого к шестому атому углерода.

Подготовительные реакции (3-4).Подготовка к разрыву С3 -С4 связи.

2) Перенос остатка фософрной кислоты с АТФ на глюкозу

3) Изомеризация глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6 фосфат

4) Перенос с АТФ фосфорной кислоты на фруктозо-6 фосфат

5) Дихотомический разрыв С3-С4 связи в фруктозо-1,6-дифосфате

Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата

6) Образование ES-комплекса

7) Фосфоролиз

8) Перенос фософрной кислоты с макроэргической связью на АДФ

Подготовительная реакция

9) Перенос остатка фосфорной кислоты от С3 к С2

Окислительное фосфорилирование на уровне субстрата

10) Дегидратация 2-фосфоглицерата

11) Перенос остатка фосфорной кислоты с макроэргической связью на АДФ

Превращение ПВК в молочную кислоту

2.3 Превращения мононуклеотидов

В автолизирующих мышцах под каталитическим воздействием миозиновой и растворимых АТФ-аз происходит распад АТФ. Параллельно с этим в начальных стадиях автолиза мышц вследствие интенсивно протекающих гликолитических реакций образуется АТФ.

Главным источником пополнения АТФ в процессе автолиза является гликолитический распад гликогена и глюкозы. Наряду с этим, перенос фосфорильного остатка от креатинфосфата (КрФ) на АДФ является одной из реакций, пополняющих АТФ.

В процессе хранения мышц происходит значительное уменьшение содержания АДФ и других дифосфорилированных мононуклеотидов, в результате чего повышается содержание АМФ, ИМФ и в меньшей степени УМФ и ГМФ. АТФ превращается в АДФ, а затем в АМФ; гуанозин ГТФ превращается в ГДФ, затем в ГМФ и т.д. После убоя органические фосфаты распадаются и их количество уменьшается, а увеличивается количество простых азотистых продуктов и неорганических фосфатов.

Минеральные вещества:Mg⁺² - в небольших количествах активизирует АТФ-азу, а в больших - ингибирует.

В результате полного распада свободных нуклеотидов в автолизирующих мышцах, кроме неорганического фосфата и аммиака накапливается некоторое количество свободных пуриновых и пиримидиновых оснований, а также рибозы.

Гидролиз АТФ:

АТФ + Н₂О АДФ + Неорганический фосфат

2АДФ АТФ + АМФ

Гидролиз АМФ:

АМФ + Н₂О ИМФ + NH₃

Суммарная реакция:

АТФ ИМФ+ H3PO4 + NH₃ + Рибоза

2.4 Превращения липидов

При автолизе мышечной ткани происходят гидролитические, а также окислительные превращения липидов. Первичными катализаторами окисления липидов являются гемпротеиды (миоглобин, каталаза, пироксидаза и др.)

В результате гидролитических превращений триглицеридов накапливаются продукты начальной ступени гидролиза - диглицириды, затем моноглицериды.

Автолитический распад глицерофосфатидов обуславливает накопление лизофосфатидов и только на глубоких стадиях - глицерина, азотистых оснований и других составляющих.

Гидролиз ТАГ с участием панкреотической липазы

2.5 Автолиз белков

Для автолиза белков характерны конформационные изменения, в дальнейшем преобладающими становятся изменения, связанные с гидролитическим распадом.

Т.е. автолиз белков - разрушение первичной структуры.

В зависимости от состава ткани, концентрации гидролаз, степень деструктивных превращений компонентов для разных видов мышечной ткани неодинакова.

Внутренние пептидные связи расщепляются эндопептидазами, концевые - экзопептидазами.

Ферменты: трипсиноген, химотрепсиноген, проэластаза, энтеропептидаза.

Трипсин обладает узкой субстратной специфичностью, разрывая пептидные связи, в образовании которых участвуют карбоксильные группы лизина и аргинина (основных аминоксислот)

Химотрепсин катализирует гидролиз не только пептидов, но и эфиров, амидов и других ацилпроизводных, хотя наибольшую активность проявляет по отношению к пептидным связям, ароматических аминокислот - фенилаланина, тирозина, триптофана.

Ферменты: трипсиноген, химотрепсиноген, проэластаза, энтеропептидаза.

Катепсин А, активно гидролизует пептидные связи, NH группа которых принадлежит - тирозину, фенилаланину, триптофану.

Катепсин В обладает узкой субстратной специфичностью, разрывая пептидные связи, в образовании которых участвуют карбоксильные группы лизина и аргинина (основных аминоксислот)

Катепсин С катализирует гидролиз не только пептидов, но и эфиров, амидов и других ацилпроизводных, хотя наибольшую активность проявляет по отношению к пептидным связям, ароматических аминокислот - фенилаланина, тирозина, триптофана.

Эластаза, обладает широким спектром действия, гидролизуя другие субстраты

В начальных стадиях автолиза мышечной ткани происходит уменьшение растворимости мышечных белков, а затем после достижения определенного минимума повышение их экстрагируемости.

В начальный период снижение экстрагируемости выявляется у мышц, в которых интенсивно происходят накопление продуктов автолиза небелковой природы (фосфорной, молочной, пировиноградной, кетокислот)

После достижения минимума экстрагируемости в зависимости от величины протеолитической активности экстрагируемость белков саркоплазмы увеличивается.

Уменьшается растворимость миозина, в результате образования менее растворимого комплекса актомиозина. Уменьшение экстрагируемости миозина в этот период происходит за счет снижения концентрации АТФ.

В процессе окоченения белки миофибрил претерпевают конформационные изменения. Понижение экстрагируемости продолжается до определенного периода. Затем происходит повышение их растворимости за счет диссоциации актомиозинового комплекса и ослабления агрегационных взаимодействий.

Белки подверженные автолизу в итоге распадаются до аминокислот под воздействием протеаз. Происходит накопление глютаминовой, аспарагановой кислот, лейцина, валина, ?-аланина, фенилаланина, тирозина, треонина и др.

Многие кислоты подвергаются различным превращениям. Гистидин, тирозин, глютаминовая кислота, триптофан - декарбоксилируются.

?-аланин, аспарагиновая и глютоминовая кислоты подвергаются переаминированию.

В результате происходит накопление аминов (гистамин, тирамин, триптамин, таурин)

Скорость автолитических процессов зависит от особенностей животного организма, его вида и окружающих условий. Влияние вида, возраста, упитанности, анатомического участка, состояния животного перед убоем.

Завершающей стадией автолиза, под воздействием микрофлоры является глубокий автолиз, или гниение.

В процессе глубокого распада серосодержащих аминокислот (цистеина, метионина) в кишечнике образуется сероводород H2S и меркаптан CH3SH. Диаминкислоты, в частности орнитин и лизин, подвергаются процессу декарбоксилирования, с образованием диаминов, иногда называемых трупными ядами. Из орнитина образуется пуртрисцин, а из лезина - кадаверин.

Из фенилаланина, тирозина и триптофана при бактериальном декарбоксилировании образуются соответствующие биогенные амины: фенилэтиламин, п-гидроксифенилэтиламин (тирамин) и индолэтиламин (триптамин). При постепенном разрушении боковых цепей циклических аминокислот, в частности тирозина и триптофана, образуются ядовитые продукты обмена: соответственно крезол и фенол, скатол и индол.



Индол и скатол обезвреживаются в печени, предварительно окисляясь предварительно в индоксил и скатоксил, выводятся из организма в виде парных соединений, вступая в реакцию коньюгации с 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфатом (ФАФС) или уридиндифосфатглюкуроновой кислотой (УДФГК). Реакция детоксикации индола, которая заканчивается образованием животного индикана, выводимого с мочой:

Аминный азот.

Проявлением разрушения мышечных белков, и их превращение в аминокислоты характеризует аминный азот. Аминным азотом или ФТА (формольно-титруемый азот) называется азот свободных аминогрупп аминокислот (пептидов). В молекуле белка аминокислоты соединены друг с другом пептидными связями, образуя полипептидные цепочки. В нерасщепленном белке количество свободных карбоксильных и аминогрупп очень мало. При гидролизе происходит разрыв пептидных связей с освобождением карбокси- и аминогрупп, и чем глубже расщеплен белок, тем больше этих групп высвобождается.

3. Воздействие высоких температур на процесс автолиза

В моей курсовой работе рассмотрено воздействие температуры 140 °С, на протяжении 100 минут и автолитическим превращениям мышечной ткани курицы при данных условиях.

При нагревании в мышечной ткани происходят специфические физико-химические превращения его компонентов и изменение их биологических свойств. Качественные изменения, вызываемые нагревом, в основном сходны. Степень изменений, вызываемых нагревом, определяется его продолжительностью; температура нагрева обуславливает не только темп, но и характер изменений. В связи с этим различают: нагрев при умеренных температурах (до 100 °С) и нагрев при повышенных температурах (выше 100 °С).

Нагрев при температурах выше 100 °С уничтожает вегетативные формы микроорганизмов и большую часть споровых, что обусловлено денатурацией белков протоплазмы живых клеток и разрушением ферментов. Одновременно под воздействием нагрева перерождаются сохранившиеся споры, их способность к прорастанию резко снижается. Количество остаточной микрофлоры зависит как от температуры, так и от продолжительности обработки. Существенное значение имеет величина рН. В кислой среде термоустойчивость микроорганизмов снижается. При этом в мышечной ткани происходят такие характерные изменения, как тепловая денатурация растворимых белков, сваривание и гидротермический распад коллагена соединительной ткани, гидролиз и окисление жиров, изменения витаминов и экстрактивных веществ, структуры и органолептических показателей продукта. Отличие по сравнению с умеренным (до 100 °С) нагревом заключается в том, что воздействие высоких температур в значительной степени катализирует скорость гидролитических процессов основных компонентов ткани, глубина которых возрастает с увеличением продолжительности процесса и повышением температуры. Одним из показателей, произошедших изменений служит аминный азот. В таблице ниже приведена зависимость накопления аминного азота от величины температуры.

Таблица 9. Накопление аминного азота при нагревании

Температура нагревания, °С	Содержание аминного азота, мг %
До нагревания	34,7
100	35,3
108	35,6
120	34,7
130	50,4
150	117,0

Из таблицы видно, что при увеличении температуры идет увеличение содержания аминного азота, что говорит об образовании все большего количества аминокислот, за счет разрушения белков.

При высоком нагреве может происходить глубокая деструкция растворимых белков до полипептидов. Белки мышечной ткани денатурированные в результате теплового воздействия, легче подвергаются ферментативному гидролизу, так как в результате разрыва слабых внутримолекулярных связей, создаются более благоприятные условия для взаимодействия протеолетических ферментов с определенными пептидными группировками белковой молекулы, что особенно важно для коллагена. Нагревание мышечной ткани от 120 до 180 °С сопровождается более глубокой деструкцией белков, которая может протекать в двух основных направлениях: во-первых, наиболее заметен гидролитический распад белков, характеризующийся накоплением аминного азота, и во-вторых, наблюдается деструкция некоторых аминокислот и белков с разрушением лабильных функциональных групп, например SH-группы цистеина, тиометильной группы метионина, эти превращения сопровождаются появлением H₂S,меркаптанов,NH₃,C0₂ и т.д. Изменения, связанные с деструкцией аминокислот, несколько снижают биологическую ценность белков и ухудшают органолептические свойства.

С повышением температуры и длительности нагрева возрастает степень коагуляционных изменений белков.

В результате денатурации при тепловой обработке, из мышечной ткани выделяется жидкость, в которой содержится, экстрактивные вещества, растворимые в воде. Чувствительность экстрактивных веществ к нагреванию различна. Более устойчивы карнозин, молочная кислота, холин (распадается всего на 10-15%)

При высоких температурах значительно ускоряется гидролиз жиров и насыщение двойных связей радикалов жирных кислот гидроксильными группами. Свидетельством этих изменений являются рост кислотного числа и уменьшение йодного числа. При высокотемпературном нагреве происходит также окисление жиров и их термическая полимеризация. Образующиеся при этом карбонильные соединения обладают токсичными свойствами.

Если при умеренном нагреве решающая роль в аромато- и вкусообразовании принадлежит глютамину, глютаминовой и адениловой кислотам, формирование «вкуса и запаха при высоких температурах» обусловлено, в основном, накоплением конечных продуктов гидротермического распада белков: аммиака, углекислого газа, сероводорода, меркаптанов и др.

На процесс образования вкуса и запаха существенно влияет также образование альдегидов, летучих жирных кислот и других соединений. Скорость реакции меланоидинообразования ускоряется как за счет высокой температуры, так и за счет увеличения количества свободных аминокислот и глюкозы.

Разрушение аминокислот, в том числе незаменимых, при высокотемпературном нагреве в течение чрезмерно большого времени приводит к снижению пищевой ценности продукта.

Разрушение витаминов при нагреве различно. Наименьшей устойчивостью обладают витамины С, D, тиамин, никотиновая и пантотеновая кислоты. Более термостойкими являются витамины А, Е, К, В.

Таким образом, ухудшение качества мышечной ткани при повышенных температурах обусловлено уменьшением доли полноценного белка, ускорением гидролиза и окисления жиров, потерями витаминов, нежелательными изменениями экстрактивных веществ. Для снижения потерь необходимых веществ, следует проводить тепловую обработку при температурах менее 200 °С и не более нескольких часов.

4. Материалы и методы исследования

Определение аминазота формольным титрованием

Аминным азотом или ФТА (формольно-титруемый азот) называется азот свободных аминогрупп аминокислот (пептидов). В молекуле белка аминокислоты соединены друг с другом пептидными связями, образуя полипептидные цепочки. В нерасщепленном белке количество свободных карбоксильных и аминогрупп очень мало. При гидролизе происходит разрыв пептидных связей с освобождением карбокси- и аминогрупп, и чем глубже расщеплен белок, тем больше этих групп высвобождается.

Аминный азот определяют методом формольного титрования. Пред титрованием к исследываемому раствору перед титрованием приливают формалин, формальдегид вступает в реакцию с аминогруппами аминокислот (блокирует их) в результате чего карбоксильные группы освобождаются и их оттитровывают гидроксидом натрия.

Оборудование: мерная колба на 100 мл, бюретка (две), конические колбы на 100-150 мл (две), коническая колба на 200 мл, пипетка с одной меткой для прямого слива 10 мл (две), мерный цилиндр на 10-20 мл, стеклянная воронка для титрования, бумажные фильтры, мясорубка, электронные лабораторные весы.

Материалы и реактивы: мышечная ткань курицы, гидроксид натрия 0,1 н., свежая формольная смесь (к 15 мл 40%-го раствора формальдегида прибавить 1 мл 1%-го раствора, фенолфталеина, 0,1 н раствор гидроксида натрия до слаборозового окрашивания), фенолфталеин 1%-ый спиртовой раствор, свежепрокипяченая дистиллированная вода, соляная кислота 0,1 н.

Ход анализа:

1) Мышечную ткань измельчить, отвесить 10г, с запасом до второго знака в мерной колбе на 100 мл, налить на 2/3 дистиллированной воды и отстаивать 20 минут.

2) После настаивания колбу поместить в кипящую водяную баню на 15 минут, после чего остудить и довести объем раствора дистиллированной водой до метки. Содержимое колбы тщательно перемешать и отфильтровать через бумажный складчатый фильтр и стеклянную воронку в коническую колбу на 200 мл.

3) в коническую колбу на 150 мл (№1) отмерить пипеткой 10 мл фильтрата (опыт), в такую же колбу №2 - 10 мл свежепрокипяченой и остуженной дистилированной воды (контроль). В обе колбы прибавить 3 капли фенолфталеина и посредством добавления щелочи довести содержимое колб до слаборозовой окраски.

Таким образом, нейтрализую избыточную кислоту, присутствующую в растворе. Количество растворов, затраченных на нейтрализацию растворов не учитывается.

4) в каждую колбу прибавить 10 мл формольной смеси, причем исследуемый раствор, свободный аминогруппы делается кислым. Контрольный раствор дотитровать гидроксидом натрия до слабо розовой окраски. Количество пошедшего гидроксида натрия записать. До такой же окраски дотитровать раствор колбы №1 (количество NaOH снова записать). Если при этом раствор колбы №1 сильно увеличится, то в раствор колбы №2 надо добавить воды, чтобы объем в обеих колбах был примерно одинаковый.

5) в колбу №2 добавить еще щелочи из бюретки от чего раствор приобретет интенсивный цвет, записать количество щелочи. До такого же состояния дотитровать раствор в колбе №1, цвет в обоих колбах должен быть примерно одинаковый. Количество потраченной щелочи записать. Запись расположить следующим образом.

Титрование контрольного раствора определяется кислотность формальдегида, следовательно, только часть гидроксида натрия, затраченное на титрование испытуемого раствора, пошла на нейтрализацию освободившихся карбоксильных групп, а другая часть пошла на нейтрализацию формальдегида. Чтобы узнать первую часть надо из гидроксида натрия, пошедшего на титрование опытного раствора, вычесть количество гидроксида натрия, затраченного на контрольный раствор.

Количество аминазота в исследуемой мышечной ткани вычислить ...