Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

Институт «Экономики, торговли и технологий»

Кафедра «Прикладная биотехнология»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясопродуктов»

ЮУрГУ- 260200.2014.881 ПЗ КР

Нормоконтролер,

преподаватель В.И. Боган

Автор работы

Студент группы ЭТТ-209

К.С. Иванова

Руководитель, к.т.н. доцент А.А. Лукин

Челябинск - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Понятие об автолизе, стадии автолиза

1.2 Биохимия автолиза

1.3 Автолитические изменения углеводов, их значение

1.4 Изменения в белковой системе мяса, их значение

1.5 Созревание мяса

1.6 Характеристика потребительских и технологических свойств мяса на разных стадиях автолиза

1.7 Влияние различных факторов на скорость автолитических изменений мяса

1.8 Понятие о мясе с нетрадиционным характером автолиза

1.9 Специфика использования мясного сырья с признаками PSE и DFD

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Потребительские свойства мясопродуктов в значительной степени зависят от исходного качества мясного сырья.

Рациональное использование мяса с отклонениями в процессе автолиза приобретает большое значение, т.к. значительно возросло количество убойных животных, у которых при созревании мышечной ткани отмечается ухудшение органолептических показателей и функционально-технологических свойств.

Такое сырье по аномальному развитию автолиза делят на мясо с PSE (pale -бледное, soft - дряблое или мягкое, exudative - водянистое, рН менее 5,2) и DFD (dark - темное, firm - плотное, dry - сухое, рН более 6,4) - свойствами. Мясо с признаками PSE и DFD достигает 40-50%, поэтому перед специалистами мясной отрасли поставлена задача разработать доступные способы идентификации мяса на группы PSE, DFD и NOR и на их основе технологические решения для улучшения качества выпускаемой продукции.

Одним из рациональных способов ее решения является использование пищевых добавок, регулирующих функционально-технологические характеристики мясного сырья для обеспечения качества производимой продукции.

Результаты работы рекомендуется использовать при разработке рецептур мясопродуктов в лабораториях ЮУрГУ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Понятие об автолизе, стадии автолиза

Автолитическими процессами называют процессы распада компонентов тканей мяса под влиянием находящихся в них ферментов, которые сохраняют свою каталитическую активность долгое время. Автолиз (греч. autos - сам и lysis - растворение) начинается в тканях животного сразу же после убоя в связи с прекращением поступления кислорода, отсутствием окислительных изменений и кровообращения, прекращением синтеза и выработки энергии, накопления в тканях продуктов обмена.

В ходе автолиза существенно изменяются качественные характеристики мяса: механическая прочность, органолептические и технологические свойства, устойчивость к микробиологическим процессам.

Изменение свойств мяса развивается в определенной последовательности в соответствии с основными стадиями автолиза: парное состояние - посмертное окоченение (rigor mortis) - разрешение посмертного окоченения - созревание - глубокий автолиз.

Основным внешним признаком автолиза является изменение прочностных свойств мяса. Парное мясо (3-4 час после убоя) характеризуется нежной консистенцией.

В течение первых суток после убоя развитие посмертного окоченения (при 0-4 ^оС) приводит к росту механической прочности мяса.

На стадии разрешения окоченения (после 2-х суток автолиза при 0-4 ^оС), а также при созревании происходит улучшение консистенции мяса.

Изменение прочностных свойств мяса в ходе автолиза связано с изменением состояния миофибриллярных белков мышечной ткани, входящих в систему сокращения-расслабления мышц. Но в основе автолитических превращений мяса лежат изменения углеводной системы.

1.2 Биохимия автолиза

В основе автолитических превращений мяса лежат изменения углеводной системы, системы ресинтеза АТФ и состояния миофибриллярных белков, входящих в систему сокращения.

В связи с отсутствием поступления кислорода в организм ресинтез гликогена в мясе после убоя идти не может, и начинается его анаэробный распад, который протекает по пути фосфоролиза и амилолиза с образованием молочной кислоты и глюкозы. Скорость гликолиза можно регулировать: введение хлорида натрия в парное мясо подавляет процесс; применение электростимуляции -- ускоряет. Интенсивный прижизненный распад гликогена может вызываться стрессовыми ситуациями у животных.

Через 24 часа гликолиз приостанавливается вследствие исчерпания запасов АТФ и накопления молочной кислоты, подавляющей фосфоролиз.

Ферментативный распад гликогена является пусковым механизмом для развития последующих физико-химических и биохимических процессов. Накопление молочной кислоты приводит к смещению pH мяса в кислую сторону от 7,2-7,4 до 5,4-5,8 в результате чего:

· увеличивается устойчивость мяса к действию гнилостных микроорганизмов;

· снижается растворимость мышечных белков (изоточка 4,7-5,4), уровень их гидратации, величина водосвязывающей способности;

· происходит набухание коллагена соединительной ткани;

- повышается активность катепсинов (оптимум деятельности -- 5,3), вызывающих гидролиз белков на более поздних стадиях автолиза;

- разрушается бикарбонатная система мышечной ткани с выделением углекислого газа;

· создаются условия для интенсификации реакций цветообразования вследствие перехода в миоглобине двухвалентного железа в трёхвалентное;

· изменяется вкус мяса;

· активизируется процесс окисления липидов.

На первой стадии автолиза важное значение имеет уровень содержания в мясе энергоёмкой АТФ, вследствие дефосфорилирования (распада) которой осуществляется процесс фосфоролиза гликогена. Одновременно энергия дефосфорилирования обеспечивает сокращение миофибриллярных белков.

Для мяса в послеубойный период характерно непрерывное снижение концентрации АТФ. Вследствие уменьшения запасов АТФ, в мясе не хватает энергии для восстановления состояния релаксации сократившихся волокон.

Накопление молочной (и фосфорной) кислоты, как уже отмечалось, оказывает существенное влияние на состояние мышечных белков, что в свою очередь предопределяет технологические свойства мяса: консистенцию, водосвязывающую способность, эмульгирующие и адгезионные показатели. Сущность этих изменений в основном связана с процессом образования актомиозинового комплекса и зависит от наличия в системе энергии и ионов кальция (Ca2+).

Непосредственно после убоя количество АТФ в мясе велико, Ca2+ связан с саркоплазматической сетью мышечного волокна, актин находится в глобулярной форме и не связан с миозином, что обуславливает расслабленность волокон, большое количество гидрофильных центров и высокую водосвязывающую способность. Сдвиг pH мяса в кислую сторону запускает механизм превращений миофибриллярных белков:

· изменяется проницаемость мембран миофибрилл;

· ионы кальция выделяются из каналов саркоплазматического ретикулума, концентрация их возрастает;

· ионы кальция повышают АТФ-азную активность миозина;

· глобулярный Г-актин переходит в фибриллярный (Ф-актин), способный вступать во взаимодействие с миозином в присутствии энергии распада АТФ;

· энергия распада АТФ инициирует взаимодействие миозина с фибриллярным актином с образованием актомиозинового комплекса.

Результатом сокращения является нарастание жёсткости мяса, уменьшение эластичности и уровня водосвязывающей способности. Механизм дальнейших изменений миофибриллярных белков, приводящий к разрешению посмертного окоченения, изучается.

Однако, ясно, что на первых стадиях созревания происходит частичная диссоциация актомиозина, одной из причин которой является увеличение в этот период количества легкогидролизуемых фосфатов и, очевидно, воздействие тканевых протеаз. Следует отметить, что характер развития автолиза в белых и красных мышечных волокнах мяса несколько отличается.

Красные волокна, в отличие от белых, характеризуются медленным сокращением и высокой длительностью процесса.В процессе длительного созревания мяса происходит существенное улучшение органолептических и технологических характеристик. На ранних стадиях автолиза мясо не имеет выраженного вкуса и запаха, которые в зависимости от температуры хранения появляются лишь на 3-4 сутки в связи с образованием продуктов ферментативного распада белков и пептидов (глютаминовая кислота, треонин, серосодержащие аминокислоты), нуклеотидов (инозин, гипоксантин и др.), углеводов(глюкоза, фруктоза, пировиноградная и молочная кислота), липидов (низкомолекулярные жирные кислоты), а также креатин, креатинин и другие азотистые экстрактивные вещества.

1.3 Автолитические изменения углеводов, их значение

После убоя ресинтез гликогена в мясе не осуществляется в связи с отсутствием поступления кислорода, и начинается его анаэробный распад по пути фосфоролиза и амилолиза (рис. 6) с образованием молочной кислоты и глюкозы.

Рис. 6. Анаэробный распад гликогена

Через 24 часа гликолиз приостанавливается вследствие исчерпания запасов АТФ и накопления молочной кислоты, подавляющей фосфоролиз.

Важнейшим следствием гликолиза является сдвиг рН мышечной ткани в кислую сторону за счет накопления органических кислот (рис. 7).

К моменту максимального развития посмертного окоченения (около 24 час автолиза при 0-4 ^оС) величина рН достигает минимального значения (5,5-5,6). По мере развития окоченения медленно возрастает на 0,1-0,2, не достигая величины рН парного мяса, и стабилизируется на уровне 5,6-5,8.

Сдвиг рН в кислую сторону зависит от содержания гликогена в мышечной ткани в момент убоя животного, поэтому у здоровых и отдохнувших животных конечная величина рН всегда ниже, чем у утомленных, истощенных.

Величину рН мяса можно достаточно точно и просто замерить с помощью рН-метров, что позволяет отслеживать стадии автолиза, выявлять мясо с нетрадиционным характером автолитических изменений.



Рис. 7. Изменение свойств мышечной ткани в процессе автолиза (при 0-4 ^оС);1 - усилие резания; 2 - напряжение среза; 3 - ВСС; 4 - рН среды

Величина рН мяса является важнейшим показателем его качества, так как изменения в процессе автолиза влекут за собой существенные практические последствия, а именно:

· увеличивается устойчивость мяса к действию гнилостных микроорганизмов;

· снижается растворимость мышечных белков, уровень их гидратации, водосвязывающая способность за счет приближения рН мяса к изоэлектрической точке белков (4,7-5,4);

· происходит набухание коллагена соединительной ткани;

· повышается активность катепсинов (оптимальное рН 5,3), вызывающих гидролиз белков на более поздних стадиях автолиза.

Ферментативный распад гликогена является пусковым механизмом для развития последующих физико-химических и биохимических процессов.

1.4 Изменения в белковой системе мяса, их значение

Накопление органических кислот в мясе оказывает существенное влияние на состояние мышечных белков, что в свою очередь предопределяет технологические свойства мяса: консистенцию, ВСС, растворимость белков, их эмульгирующую способность и др.

На первой стадии автолиза важное значение имеет уровень содержания в мясе энергоемкой АТФ, вследствие десфосфорилирования (распада) которой осуществляется процесс фосфоролиза гликогена. Одновременно энергия дефосфорилирования обеспечивает сокращение миофибриллярных белков.

Сущность изменений в белковой системе мяса на начальных этапах послеубойного периода, в основном, связана с процессом образования актомиозинового комплекса и зависит от наличия в системе энергии и ионов кальция (Са²⁺). Непосредственно после убоя количество АТФ в мясе велико, Са²⁺ связан в саркоплазматическом ретикилуме мышечного волокна, актин находится в глобулярной форме и не связан с миозином, что обуславливает расслабленное состояние волокон, большое количество гидрофильных центров и высокую ВСС белков. Сдвиг рН мяса в кислую сторону запускает механизм превращения миофибриллярных белков:

· ионы кальция выделяются из каналов саркоплазматического ретикулума, концентрация их возрастает;

· ионы кальция повышают АТФазную активность миозина;

· глобулярный актин (G-актин) переходит в фибриллярный (F-актин), способный вступать во взаимодействие с миозином в присутствии энергии распада АТФ;

· энергия распада АТФ инициирует взаимодействие миозина с фибриллярным актином с образованием актомиозинового комплекса и сокращения миофибрилл и мышечных волокон.

Результатом сокращения волокон является нарастание жесткости мяса, уменьшение эластичности и ВСС.

Таким образом, снижение ВСС в период посмертного окоченения обусловлено не только сдвигом рН среды к изоэлектрической точке мышечных белков, но и уменьшением числа гидрофильных центров сократительных белков в связи с образованием актомиозина. Динамика изменения ВСС и прочностных свойств мышечной ткани в ходе автолиза показана на рис. 7 (стр. 45).

Послеубойные сокращения волокон начинаются сразу после убоя, но в отличие от прижизненного синхронного сокращения они растянуты во времени и происходят беспорядочно. Первые признаки окоченения становятся заметны через 2-3 час после убоя. В процессе окоченения число волокон, переходящих в сокращенное состояние, постепенно возрастает, достигая наибольшего количества к моменту максимального развития окоченения (к 18-24 час - автолиза свинины, говядины при 0-4 ^оС), что согласуется с наибольшим нарастанием жесткости мяса на этом этапе автолиза (см. рис. 7 на стр. 45).

Таким образом, важнейшими последствиями окоченения мышц являются:

· значительное увеличение механической прочности (жесткости) мяса;

· снижение растворимости мышечных белков, а значит их эмульгирующей способности;

· снижение степени гидратации белков и ВСС;

· снижение перевариваемости мышечных белков пищеварительными ферментами;

· ухудшение развариваемости коллагена.

Посмертное окоченение мяса сопровождается снижением его качества за счет ухудшения органолептических, технологических свойств и биологической ценности.

Механизм дальнейших изменений миофибриллярных белков, приводящий к разрешению окоченения, еще не полностью изучен. Однако установлено, что на первых стадиях созревания происходит частичная диссоциация актомиозина, сопровождающаяся расслаблением мышц и ростом ВСС (см. рис. 7 на стр. 48).

Кроме того, на этапе разрешения окоченения возможно начинаются процессы протеолиза белков с участием катепсинов, что также способствует снижению прочности мышечных волокон.

Далее в процессе созревания мяса процессы протеолиза выступают на первый план и их интенсивность определяется количеством протеолитических ферментов в мышечной ткани и их активностью, на которую положительно влияет подкисление ткани в ходе автолиза и частичное разрушение мембран лизосом.

Процесс созревания мяса - это совокупность изменений его свойств, обусловленных развитием автолиза, в результате которых мясо приобретает хорошо выраженный аромат, вкус, становится мягким и сочным, более доступным действию пищеварительных ферментов по сравнению с мясом на стадии окоченения.

Важно отметить, что превращение белков от момента убоя до стадии разрешения окоченения несет в основном конформационный характер (изменяется пространственная структура белка). Созревание мяса связано с процессом гидролиза белков.

Основными последствиями созревания мяса являются:

· снижение жесткости мяса, улучшение консистенции;

· повышение растворимости, уровня гидратации и ВСС белков;

· повышение степени перевариваемости белков за счет разрушения актомиозинового комплекса;

· улучшение разваривания коллагена;

· формирование вкуса и аромата мяса за счет ферментативных превращений белков и других веществ мяса.

Парное мясо имеет слабо выраженный вкус и аромат. В ходе созревания происходит образование и накапливание продуктов ферментативного распада белков и пептидов (глютаминовая кислота, серосодержащие аминокислоты), нуклеотидов (инозин, гипоксантин и др.), углеводов (глюкоза, фруктоза, пировиноградная и молочная кислоты), липидов (низкомолекулярные жирные кислоты), а также креатина, креатинина и других азотистых экстрактивных веществ, - предшественников вкуса и аромата мяса.

Таким образом, в процессе созревания мяса происходит существенное улучшение органолептических и технологических характеристик, пищевой ценности по сравнению с мясом на стадии окоченения.

1.5 Созревание мяса

Созревание мяса -- совокупность изменений важных свойств мяса, обуславливаемые развитием автолиза, в результате которого мясо приобретает нежную консистенцию и сочность, хорошо выраженные специфические вкус и запах. Такое мясо лучше усваивается и переваривается. Созревание мяса происходит при низких положительных температурах.

К парному относят мясо непосредственно после убоя животного и разделки туши (2-4 ч). В нем мышечная ткань расслаблена, мясо характеризуется мягкой консистенцией, сравнительно небольшой механической прочностью, высокой водосвязывающей способностью, однако вкус и запах неярко выражены. Примерно через 3 ч. после убоя начинается развитие посмертного окоченения, мясо постепенно теряет эластичность, становится жестким и трудно поддается механической обработке, уменьшается влагосвязывающая способность, запах и вкус плохо выражены. Для говядины максимальное окоченение при 00С наступает через 24-28 ч. После чего начинается разрешение окоченения: мускулатура расслабляется, увеличивается водосвязывающая способность.

Однако кулинарные показатели ещё не достигли оптимального уровня и выявляются при дальнейшем развитии автолитических процессов: для говядины при 0-100С через 12 сут., при 16-180С через 3 сут. Глубокий автолиз сопровождается потерей жиров, экстрактивных веществ, белка. Разрушаются АК, которые подвергаются декарбоксилированию и дезаминированию.

Результатом является накопление токсичных веществ (фенол, скатол, индол). Распад белка приводит к распаду волокна мышц и изменению консистенции. Липиды окисляются с образованием первичных и вторичных продуктов. Экстрактивные вещества разрушаются с образованием пуриновых и перемидиновых оснований, аммиака, мочевины, рибозы. Автолитические изменения начинаются с распада гликогена, который происходит двумя путями: гликогенолиз (конечные продукты молочная и пировиноградная кислоты) и амилолиз (конечный продукт глюкоза). Что ведет к снижению рН до 5,4-5,8. Путем гликогенолиза распадаются до 90 % общего количества гликогена. Эта стадия приходится на 24 ч и её можно разделить на 2 этапа:

* потребление АТФ (гликоген в глюкоза-1-фосфат в глюкоза-6-фосфат (при этом АТФ переходит в АДФ) в глюкоза-3,6-дифосфат в глицеральдегид фосфат в дигидроксиацетон фосфат в 2 глицеральдегидо фосфат)

* накопление АТФ (3 фосфат глицерил (АТФ + 2 АДФ) в 3 форфороглицерата в 2 форфороглицерата в фосфоенол пирозовата в 2 пировиноградные кислоты в молочную кислоту).

Затухание гликогенолиза объясняется снижением в мышцах АТФ и накоплением молочной кислоты, которая угнетает ферменты гликогенолиза. Примерно на вторые сут. начинается проявляться стадия амилолиза при участии ?, ?-амилазы, кислых олигоглюкозидаз.

В начальный момент времени миофибрилярные белки: актин и миозин находятся в расслабленном состоянии и не связаны др. с др. Продолжительность этого состояния определяется количеством гликогена в мышечной ткани. В живой ткани миозин находится в комплексе с компонентами Са2+, гликоген, АТФ, а актин в глобулярной форме. В результате распада гликогена и подкисления среды комплекс диссоциирует с выделением в свободном состоянии Са2+ и АТФ и сопровождается переходом актина из глобулярного в фибриллярный, а также подавление Са2+ расслабляющего вещества. Миозин начинает проявлять АТФазную активность, и скорость распада АТФ возрастает, образующаяся энергия АТФ расходуется на мышечные сокращения.

Продолжительность максимального наступления сокращения сопровождается запасами АТФ и возможностью ресинтеза АТФ. По окончании перехода белков в сократительное состояние начинается процесс расслабления актомиозина. Причинами этого является связывание Са2+ ортофосфорной кислотой, а также участием в процессе Мg2+. После расслабления актомиозинового комплекса миофибриллярные белки подвергаются гидролизу на третьи сут. Ферментами гидролиза являются пептидазы, катепсины. Саркоплазматические белки на первых стадиях гидролиза меняют лишь степень растворимости (миоальбумины и белки глобулярной фракции). На структурные свойства изменения саркоплазматических белков не влияет. Белки сарколеммы не изменяются, но деформируются из-за миофибриллярных белков. В последующем изменяется набухаемость коллагена и повышается степень усвояемости. Определённое значение формирования органолептических свойств мяса имеет изменения фосфорорганических соединений (мононуклеотидов - АМФ, УТФ). В результате распада которых образуются вещества отвечающие за органолептику. Таким веществом является гипоксантин. В основе автолитических превращений мяса лежат изменения углеводной системы, системы ресинтеза АТФ и состояния миофибриллярных белков, входящих в систему сокращения (миозин + актин = актомиозин).

1.6 Характеристика потребительских и технологических свойств мяса на разных стадиях автолиза

Парное мясо характеризуется высокими технологическими свойствами: водосвязывающей, эмульгирующей способностью, максимальной развариваемостью коллагена, поэтому парное мясо целесообразно использовать при производстве эмульгированных (вареных) колбас и вареных штучных изделий из мяса. При этом обеспечивается высокий выход продукции и снижается вероятность образования дефектов при тепловой обработке.

Использование парного мяса дает существенные преимущества и с экономических позиций вследствие исключения потерь и энергозатрат на холодильную обработку.

Однако следует помнить, что работа с парным мясом требует оперативности (интервал времени от убоя животного до термообработки продуктов не должен превышать 3 час). В противном случае необходимо использование специальных приемов, направленных на торможение гликолиза и образование актомиозинового комплекса, а именно:

· быстрое замораживание обваленного измельченного или неизмельченного парного мяса;

· быстрая обвалка и измельчение парного мяса и посол с введением 2-4 % соли;

· шприцевание рассола в отруба сразу после разделки парных туш и др.

Парное мясо отличается нежной консистенцией, высокой перевариваемостью белков. Вкус и аромат слабо выражены вследствие малого количества предшественников вкуса и аромата. По этой причине парное мясо мало пригодно для изготовления натуральных полуфабрикатов.

Мясо на стадии посмертного окоченения характеризуется минимальными потребительскими и технологическими свойствами (см. рис. 7 на стр. 48) и по этим причинам не пригодно для переработки и употребления, и оно должно быть выдержано до разрешения посмертного окоченения (около 48 час при 0-4 ^оС - средней температуре охлаждения и хранения охлажденного мяса).

Разрешение окоченения сопровождается улучшением свойств автолизирующего мясного сырья. Оно становится пригодным для промышленной переработки. Однако кулинарные кондиции еще не достигли оптимальных значений и продолжают улучшаться в процессе созревания при хранении и переработке мяса.

Сроки созревания мяса зависят от его вида, части туши, упитанности животного, температуры хранения.

Как правило, в мясе с нормальным развитием автолиза его нежность и ВСС достигают оптимума через 5-7 суток хранения при 0-4 ^оС, вкус и аромат - к 10-14 суткам. В связи с этим продолжительность созревания мяса выбирают в зависимости от способа дальнейшего технологического использования сырья. При этом необходимо учитывать возможность микробиальной порчи охлажденного мяса в процессе его хранения.

1.7 Влияние различных факторов на скорость автолитических изменений мяса

Скорость автолитических процессов зависит от особенностей животного организма и окружающих условий.

Влияние вида, возраста, упитанности, анатомического участка, состояния животного перед убоем.

В говядине полное развитие окоченения наступает через 18-24 час при температуре 0-4 ^оС. В свинине посмертное окоченение происходит быстрее - через 16-18 час автолиза вследствие замедленного теплоотвода за счет наличия слоя шпига; в мясе кур - через 5 час, индеек - через 8 час.

Различиями в концентрации и активности мышечных ферментов объясняется более быстрое развитие окоченения в мясе молодых животных, чем в старых.

Посмертное окоченение происходит интенсивнее в отрубах, несущих активную прижизненную мышечную нагрузку и имеющих больше мышечных ферментов (скелетные мышцы конечностей и др.).

В мышцах упитанных, отдохнувших животных максимум развития окоченения наступает позже, чем у больных, уставших, по причине более высокого содержания гликогена в мышечной ткани.

Важнейшим внешним фактором, определяющим скорость биохимических процессов, является температура окружающей среды: в мышцах животных при температуре 15-18 ^оС максимум окоченения наступает через 10-12 час, а при 0-4 ^оС - через 18-24 час.

Резко тормозится развитие окоченения при введении в парное мясо поваренной соли, ингибирующей АТФазную активность миозина и образование актомиозинового комплекса.

Быстрое замораживание парного мяса также тормозит скорость ферментативных автолитических процессов.

Эти технологические приемы дают возможность устранить или свести к минимуму последствия посмертного окоченения, т.е. стабилизировать свойства парного мяса.

Повышение скорости автолиза мяса можно достигнуть электростимуляцией парных туш, в результате чего ускоряются реакции гликолиза, сокращается длительность выдержки сырья на созревании.

1.8 Понятие о мясе с нетрадиционным характером автолиза

При производстве мяса приходится сталкиваться с сырьем, в котором характер автолитических процессов (закономерности изменения свойств мяса при автолизе) существенно отличается от нормального развития автолиза (рассмотрено выше).

В отдельных регионах количество такого сырья составляет более 50 % от общего количества перерабатываемых животных. Такое мясо называют мясом с нетрадиционным характером автолиза.

На основании имеющихся научных данных в настоящее время считается, что основной причиной появления мяса с отклонениями в свойствах является промышленная технология выращивания животных. Ее основные признаки: гиподинамия, интенсивный откорм, селекция на скороспелость и мясность. В этих условиях формируется повышенная подверженность животных к стрессовым воздействиям, в результате чего нарушаются биохимические процессы автолиза.

Мясо с отклонениями в ходе автолиза отличается от нормального по органолептическим (цвет, консистенция) и технологическим свойствам (рН, ВСС и др.), с учетом которых различают группы двух видов:

PSE	DFD
P - Pale (бледное) S - Soft (мягкое) E - Exudative (водянистое)	D - Dark (темное) F - Firm (твердое) D - Dry (сухое)

Мясо с признаками DFD имеет через 24 час после убоя величину рН выше 6,3, темную окраску, грубую структуру волокон, обладает высокой ВСС, повышенной липкостью и обычно бывает характерным для молодняка КРС, подвергавшегося различным видам длительного стресса до убоя. Вследствие прижизненного распада гликогена количество образовавшейся после убоя молочной кислоты в мясе таких животных невелико, миофибриллярные белки имеют хорошую растворимость и ВСС.

Высокие значения рН снижают микробиологическую стабильность DFD мяса и ограничивают сроки его хранения в охлажденном виде.

Экссудативное PSE мясо характеризуется светлой окраской, мягкой рыхлой консистенцией, низкой ВСС, кислым привкусом.

Признаки PSE чаще всего имеет свинина, полученная от убоя животных с интенсивным откормом и ограниченной подвижностью при содержании.

Появление мяса PSE - качества может быть обусловлено также генетическими последствиями, воздействием кратковременных стрессов перед убоем животных.

После убоя в мышечной ткани происходит интенсивный распад гликогена, посмертное окоченение наступает быстрее. В течение часа величина рН мяса понижается до 5,3-5,5. Температура сырья в это время сохраняется на высоком уровне.

В итоге происходит денатурация саркоплазматических белков и их взаимодействие с миофибриллярными белками, что приводит к снижению ВСС мяса. Мясо PSE более устойчиво при хранении, чем DFD, но отличается более высокой усушкой при холодильной обработке.

Существенные различия в свойствах мяса с разным характером автолиза определяют целесообразность его сортировки. Сортировку сырья удобно вести по величине рН, измеряемой через 1-2 часа после убоя.

Применение электростимуляции туш определяет три группы качества: 1) рН₁ 5,3-5,5 PSE; 2) рН₁ 5,6-6,2 NOR; 3) рН₁ больше 6,2 DFD.

Сортировка сырья по характеру автолиза способствует рациональному использованию мяса при его переработке в мясные продукты.

1.9 Специфика использования мясного сырья с признаками PSE и DFD

Как известно, по отдельным регионам России количество говядины с признаками DFD и свинины с PSE составляет до 50% от поступающего на переработку сырья (табл. 3).

Таблица 3

Позволим себе напомнить основные причины появления в мясе признаков PSE и DFD, специфику его свойств и способы идентификации (табл. 4).

Таблица 4

Основной причиной появления экссудативности и темного клейкого мяса считают применение метода выращивания животных в специфических условиях гиподинамии, промышленного интенсивного откорма и в связи с селекцией на мясность.

Это приводит к психической неустойчивости животных и повышенной подверженности стрессу. Стрессовое состояние вызывает значительные потери адреналина, а это, в свою очередь, является причиной ускоренного гликолиза. Учитывая легко возбудимую нервную систему свиней, напуганные и утомленные перед убоем, они расходуют большую часть резерва гликогена на компенсацию нервных и физических затрат. Все это часто приводит к получению свинины, а также и говядины с высоким конечным рН. В случае "беломышечной болезни" процесс гликолиза большей частью протекает в анаэробных условиях, поэтому еще при жизни животного начинает образовываться молочная кислота в повышенном количестве. Величина рН у мяса забитых в этом состоянии животных сразу после убоя всегда ниже.

Критическое сочетание низкой величины рН (<6,0) и высокой температуры (выше 35 °С) вызывает сильную конформацию и денатурацию саркоплазматических и миофибриллярных белков, что обуславливает понижение водосвязывающей способности мяса.

Установлено, что различия в климатических условиях содержания животных до убоя могут вызвать различия в качестве мяса, причем повышенная температура оказывает неблагоприятное влияние на качество мяса свиней. Наблюдаемое увеличение числа туш PSE в теплое время года объясняется, видимо, подавлением деятельности щитовидной железы, когда нарушается регуляция поглощения кислорода.

У таких животных сердечно-сосудистая система способна обеспечивать снабжение тканей кислородом только в состоянии покоя.

биохимия автолиз мясопродукт



Рис. 10

В настоящее время имеется ряд работ, в которых одной из причин экссудативности считают нарушение гормонального равновесия - недостаточность тироксина, адренокортиксотропного гормона и деоксикортикостерона, который поддерживает равновесие K/Na в крови и клетках. Прижизненный синдром стресса вызывает увеличение концентрации К+ и Na+ в плазме; в результате повышается активность некоторых клеточных ферментов, провоцирующих нарушение нормального хода процесса гликолиза. Существуют предположения, что значительную роль в этом играет неправильное регулирование, осуществляемое передней долей гипофиза. Происходит нарушение действия гормонов мозгового слоя надпочечников, которые, влияя на гликолиз, способствуют образованию бледного водянистого и темного сухого мяса (рис.10).

Наряду с вышерассмотренными факторами к причинам, вызывающим появление мяса с признаками PSE и DFD, относят также: а) низкое содержание жиров и белков в кормовом рационе животных;

б) наличие у животных злокачественной гиперпирексии (вирулентная лихорадка), которая характеризуется бесконтрольным повышением температуры и исключительной жесткостью скелетной мускулатуры.

Таблица 5

Мясо с аномальными явлениями в ходе автолиза имеет нехарактерные технологические свойства, консистенцию, вкус, цвет и запах (табл. 5), что существенно затрудняет его использование при производстве цельномышечных мясопродуктов.

Продолжительность гидролиза, ч

Рис. 11 - Степень переваримости белков солено-вареной свинины, посоленной в парном состоянии; 1 - PSE; 2 - NOR; 3 - DFD мясо.

Одновременно изменяется степень доступности белкового компонента к воздействию пищеварительных ферментов. В опытах in vitro установлено, что (рис. 11) количество накапливающихся при последовательном действии пепсина и трипсина низкомолекулярных продуктов гидролиза белков зависит от скорости и характера послеубойного гликолиза в мышечной ткани. Наибольшая степень гидролиза под действием пищеварительных ферментов зафиксирована для продуктов из DFD мяса. В образцах, изготовленных из NOR сырья, конечное количество тирозинсодержащих веществ несколько ниже и составляет в среднем 81,6-86,9 %. Наибольшую устойчивость к действию протеолитических ферментов имели белки солено-вареной свинины из PSE мяса.

Различная устойчивость белков солено-вареной свинины к действию протеаз, по-видимому, обусловлена уровнем гидратации мышечных белков, а также конформационными изменениями белковых макромолекул.

Показано также, что жировая ткань и внутримышечная липидная фракция мяса с признаками PSE более подвержены процессу окисления.

На наш взгляд, анализ приведенных выше данных, а также наличие безусловной зависимости качества получаемых цельномышечных и реструктурированных мясопродуктов от свойств используемого сырья ставят перед специалистами отрасли совершенно конкретную задачу: снизить долю поступающего в производство сырья с признаками PSE и DFD, а также иметь технологически грамотные решения по рациональному применению этих видов мяса.

Первая задача может быть решена путем осуществления жесткого контроля за состоянием и свойствами сырья на всей технологической цепочке от выращивания до переработки. Статистика свидетельствует, что направленные, планомерные действия дают хорошие результаты: 15-20 лет тому назад количество мясного сырья, имеющего признаки PSE и DFD, в странах Западной Европы составляло 38-45%; в настоящее время не превышает 2,7-3,2%.

Анализ западного опыта показывает, что данный результат может быть достигнут как за счет изменения генотипа животных и условий выращивания, так и вследствие постоянного тестирования их на стресс-устойчивость по галофановой пробе, постоянно выбраковывая свиней, восприимчивых к стрессу, и исключая их из системы воспроизводства.

Немаловажное значение имеет также то обстоятельство, что признаки PSE в основном появляются в светлых мышцах сырья, содержащих значительное количество гликогена, впоследствии гидролизующегося до молочной кислоты. Красные мышцы содержат гликогена меньше, и он распадается, как правило, с образованием углекислого газа, не изменяя величины РН и не инициируя PSE. В связи с этим обстоятельством в ходе селекции животных, наряду с повышением их стресс-устойчивости производят направленное увеличение в сырье доли красного мяса за счет применения специальных рационов кормления. Одновременно были внесены коррективы в регламенты по транспортировке, предубойному содержанию и первичной переработке скота (особенно в Германии).

В частности, было установлено, что при радиусе доставки животных до 100 км последующий отдых свиней в течение 3 час является достаточным для снятия усталости и стрессов; превышение этого периода сопровождается вторичным перевозбуждением. Подача животных без выдержки на убой непосредственно после доставки приводит к смертельным случаям (0,5-3,0%); у 40-46% получаемой в процессе переработки свинины проявляются признаки PSE. В качестве простейших критериев для определения степени отдыха свиней перед убоем можно использовать следующие простые, доступные, но эффективные показатели:

- температура животного - не выше 39 "С

- частота пульса - до 100 ударов/мин.

- частота дыхания - не более 30 в мин.

- степень наполнения ушных вен - розовый цвет.



Таблица 6

Применение их на практике обеспечивает подачу животных на убой в спокойном состоянии, что в свою очередь предопределяет получение сырья с высокими технологическими свойствами.

Аналогичный эффект, по мнению специалистов ВНИИМП, может быть получен при введении животным с кормом или в виде инъекций (из расчета 0,15 мг/кг) смеси холинхлорида и витамина PP.

Необходимо отметить, что ряд зарубежных ученых также предлагает прижизненную обработку животных транквилизаторами.

Одновременно с данными антистрессовыми приемами обработки животных в ряде зарубежных стран, в связи с выраженной тенденцией к получению мясного сырья - и в первую очередь свинины - с пониженным содержанием жира, появились публикации об использовании в процессе откорма скота гормональных препаратов, позволяющих осуществлять прижизненное "сжигание" жира и получать постное мясо. В частности, введение в корм свиней по 2-4 мг соматотропина ежедневно в течение 10 суток дает возможность снизить массовую долю жира в сырье на 5-15% (табл.6).

Параллельно отмечено возрастание содержания ненасыщенных жирных кислот в свинине.

Однако применение гормонов сопряжено с комплексом медико- биологических проблем и в отечественном животноводстве не получило широкого распространения.

Возвращаясь к вопросу направленного регулирования свойств получаемого мясного сырья путем модификации условий первичной переработки скота, необходимо обратить внимание также на то, что многие западные предприятия перешли на оглушение свиней методом газовой анестезии, причем в качестве основного средства используют закись азота - N2O, или так называемый "веселящий газ". Применение N20 полностью предотвращает вероятность появления стрессов у животных при убое, что в свою очередь гарантирует нормальное развитие автолиза и получение в дальнейшем сырья с высокими функционально-технологическими свойствами.

Исследования, выполненные в Институте технологии Федерального научно-исследовательского центра мясной промышленности (Кульмбах, Германия), показали, что имеется возможность снизить количество получаемого мяса с признаками PSE за счет изменения параметров и условий реализации технологического процесса при первичной переработке скота.

В частности, установлено, что при оглушении свиней в боксе электрическим током высокого напряжения животные были более спокойными при обескровливании, чем при оглушении вручную щипцами током более низкого напряжения.

Величина рН окороков и корейки при традиционной технике оглушения и обескровливания была значительно ниже, чем при оглушении с последующим незамедлительным обескровливанием в горизонтальном положении.

При оглушении в автоматическом боксе током высокого напряжения и обескровливании в горизонтальном положении величина рН была в среднем существенно ниже, чем при традиционной технике убоя.

Предложенная техника убоя способствовала сокращению потерь мясного сока корейкой, наблюдалась также тенденция улучшения цвета мяса.

Проверка данных предложений и рекомендаций на крупных мясокомбинатах показала, что их реализация позволяет сократить долю свинины с признаками PSE с 38% до 5% в окороках и с 41% до 7% в корейке.

Таблица 8

Данные ВНИИМПа также показывают, что использование различных способов обездвиживания свиней неадекватно влияет на физиологическое состояние животных и, следовательно, на технологические свойства сырья (табл. 7), также как и метод обескровливания (табл. 8).

Как следует из приведенных данных, применение высокочастотного способа оглушения свиней и горизонтального способа обескровливания позволяет снизить степень возбуждения животных и улучшить качественные характеристики получаемого сырья. Так как возникновение стресса во многом зависит от продолжительности оглушения и закалывания, эти операции (особенно в случае осуществления обездвиживания свиней электрическим или механическим способом) следует проводить как можно в более сжатые сроки.

Таблица 9

Технологическая диагностика свойств сырья, получаемого при убое, является неотъемлемым элементом процесса первичной переработки животных на современных предприятиях.

Раннее определение наличия признаков PSE в мясе производят, измеряя величину рН в длиннейшей мышце спины на глубине 5 см в районе 10-го позвонка, либо в области окорока. Исходя из результатов рН-метрии через 45-60 мин. после убоя, сырье сразу разделяют на несколько групп (таблица 9).

Таблица 10

Контрольный замер рН и окончательную сортировку полутуш производят через 24 час. (16-28 час.) после убоя (табл. 10).

С целью снижения доли мясного сырья с признаками DFD в колбасном производстве можно воспользоваться рекомендациями, сформулированными финскими специалистами.

Согласно литературным данным, появление признаков DFD у различных возрастных и половых групп не является адекватным: у молодых бычков около 10-15% подвержено воздействию стресса, у коров - 6-10%, у быков и телок - 1-5%.

Признаки DFD проявляются главным образом в наиболее ценных частях туши: заднетазовая, филейная, лопаточная.

К причинам, провоцирующим стрессы, и, соответственно, появления признаков DFD следует в первую очередь отнести:

- содержание животных в сырых, грязных, тесных помещениях на ферме;

- перевозбуждение при погрузке и транспортировке (большой радиус доставки - свыше 250 км, плохое качество дорог, отсутствие поения в пути, смешанное содержание животных разного пола и возраста в автотранспорте);

- предубойное содержание скота в тесных помещениях-загонах; недостаточное кормление в этот период; драки между животными; отсутствие раздельного содержания. Установлено, что раздельное содержание бычков в индивидуальных загонах перед убоем дает возможность снизить долю мяса с признаками DFD с 40-60% до 9-10%.

- необоснованная продолжительность периода предубойного содержания животных. Показано, что выдержка КРС в течение 3-5 часов или 12-15 час. обеспечивает минимальное проявление у мяса признаков DFD. В других случаях доля говядины DFD увеличивается.

Таким образом, реализация вышерассмотренных рекомендаций может существенно изменить сложившуюся ситуацию на мясном рынке страны и обеспечить предприятия высококачественным сырьем.

Одновременно необходимо учитывать имеющиеся технологические решения по эффективному использованию мяса с признаками PSE и DFD непосредственно в производстве мясных изделий.

Применительно к технологии цельномышечных и реструктурированных мясопродуктов, на наш взгляд, наиболее важными являются следующие положения, сформулированные на основе анализа результатов исследований отечественных и зарубежных специалистов:

1. В случае подозрения на PSE парное мясо непосредственно после убоя животного проинъецируйте рассолом с концентрацией хлорида натрия 0,9-1,2%. Раствор поваренной соли ингибирует гликогенолиз, тем самым исключая основную причину образования экссудативности. Сырье будет иметь повышенную нежность и водосвязывающую способность.

Применение в составе рассолов фосфатов усилит этот эффект и позволит одновременно улучшить цвет готовых мясопродуктов.

2. В связи с особенностями состояния белков мышечной ткани PSE и DFD мяса скорость посола кускового сырья этих типов существенно отличается от процессов, протекающих в нормальном мясе: при прочих равных условиях относительная скорость процесса проникновения посолочных ингредиентов для мяса NOR составляет 1,0 (условные единицы), в то время как для PSE=0,8-0,85 и для DFD=1,05-1,10.

3. При использовании крупнокускового сырья с признаками PSE и DFD применяйте многокомпонентные рассолы, содержащие:

а) фосфаты в сочетании с соевыми изолированными белками СУПРО-595 и СУПРО-500Е (для мяса PSE);

б) фосфаты, 0,1%-й раствор ферментного препарата рениномеина П10Х или 0,5%-го раствора горчицы (для мяса DFD);

в) молочную сыворотку в качестве основы для растворения посолочных веществ (для мяса DFD);

г) плазму крови в качестве составной части рассола (для мяса PSE).

4. При изготовлении реструктурированных мясопродуктов из обезличенного мелкокускового сырья, имеющего признаки PSE и DFD, хорошие результаты дают:

а) массирование и тумблирование сырья в присутствии соевых изолированных белков, фосфатов и связующих технологических добавок;

Таблица 11

б) комплексное использование сырья, построенное на взаимокомпенсировании функционально-технологических свойств. Варианты комплексных рецептур и их влияние на основные характеристики получаемых мясных систем представлены в таблице 11.

В дальнейшем, рассматривая различные аспекты производства цельномышечных мясопродуктов, авторы будут не раз обращать ваше внимание на специфику в переработке сырья с аномальным ходом автолиза.

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ

Величинами, наиболее полно характеризующими качество мяса, является его pH (кислотность), влагоудерживающая способность, цвет и увариваемость. Так как величина рН мяса в значительной степени отражает механизм образования пороков свинины, необходимо было установить, как изменяется этот показатель в первые двое суток после убоя свиней различных генотипов.

Измерение рН мышечной ткани через 45 мин, 24 и 48 часов после убоя показало, что активная кислотность у чистопородных и помесных свиней не имела достоверных различий, в целом находилась в пределах нормы и гликолиз мяса во всех тушах происходит нормально. Величина рН за двое суток после убоя снизилось лишь на 3,3-5,5 ед. и равнялось у СТ, ДМ-1 и СТЧДМ-1 5,58, 5,77 и 5,72 ед.соответственно. Наиболее оптимальные значения рН за весь послеубойный период имело мясо животных ДМ-1, в котором величина рН превышала аналогичный показатель у помесных подсвинков на 0,04- 0,07 ед., у животных СТ на 0,03- 0,14ед.

Лучшие показатели влагоудерживающей способности и интенсивности окраски мышечной ткани имели помесные подсвинки (56,8% и 55,7ед.экст. ), превышающие аналогичные показатели ДМ-1на 2,6% и 3,3 ед. экст., показатели СТ на 5,3% и 5,3 ед. экст.

Соответственно, помесные животные отличались меньшими потерями сока при варке - на 2,3% по сравнению с ДМ-1 и на 3,0% ниже, чем у СТ.

Хотя средние значения физико-химических свойств мяса находились в пределах нормы, тем не менее, у мясных подсвинков СТ они были более низкими. Это свидетельствует о том, что отечественные специализированные свиньи уже имеют тенденцию к появлению порока мяса PSE.

Поэтому в последующих исследованиях изучалась послеубойная динамика рН мяса не в генотипическом аспекте, а в зависимости от наличия качественных дефектов свинины (табл. 1).

Полученные данные свидетельствуют, что классический гликолиз происходит только в мясе нормального качества (NOR - свинина). А в мясе с пороками PSE и DFDнаблюдались определенные отклонения от процесса нормального гликолиза. Эти отклонения создали благоприятные условия для микробиальной порчи мяса и послужили в дальнейшем причиной снижения его технологических характеристик.

В целом величина рН мяса в течение первых двух суток после убоя cсоответствовала нормам категорий NOR-, PSE- и DFD- свинины. Несмотря на это, на протяжении всего послеубойного периода кислотность мяса выше была в образцах с пороком DFD. Через 45 мин. после убоя величина рН в DFD - свинине превышала показатель в NOR - свинине на 9,4 %, через двоесуток на 5,4 %, через 6 суток на 6,2 %.

Таблица 1 - Изменения величины рН в ходе созревания мяса разного качества

Время после убоя	Категория свинины
	NOR	PSE	DFD
45 мин.	5,91±0,07	5,71±0,05	6,47±0,06
1 суток	5,78±0,07	5,52±0,05	6,13±0,06
2 суток	5,68±0,06	5,46±0,05	5,99±0,06
3 суток	5,61±0,06	5,34±0,04	5,85±0,05
4 суток	5,50±0,05	5,15±0,04	5,79±0,05
5 суток	5,40±0,05	5,06±0,04	5,70±0,04
6 суток	5,30±0,05	4,82±0,03	5,63±0,04

В свою очередь NOR - свинина в эти же сроки имела преимущество над свининой с пороком PSE, равное 3,5; 5,0; 10,0 %. Как видно, различия в величине рН между NOR и DFD - свининой в процессе хранения снижаются, а между NOR и PSE увеличиваются. Последнее является подтверждением, что качество свинины с пороком в процессе хранения, особенно после трех суток резко ухудшается. При хранении с трех до шести суток рН в мясе с PSE снижалось в среднем за сутки на 0,17 ед., в нормальной свинине - на 0,10 ед., в DFD-свинине на 0,07 ед.

Сходная динамика наблюдалась и в изменениях величины водоудерживающей способности в течение шестисуточного хранения мяса (табл. 2).Более низкая водоудерживающая способностьв течение всего послеубойного периода наблюдалась в мясе с дефектом PSE: через 45 мин, двое и шестеро сутокпосле убояона была ниже, чем в NORсвинине, на25,2; 25,9 и 43,7 %. В свою очередь, свинина с дефектом DFD отличалась повышеннымизначениями водоудерживающей способностипо сравнению снормальным мясом: спустя 45 мин. после убоя на 14,0 %, через двое суток на 13,6 %, через шесть суток на12,1 %.

Таблица 2 - Динамика водоудерживающей способности мяса при созревании, %

Категория свинины	Время после убоя
	45 мин	1 сутки	2 суток	3 суток	4 суток	5 суток	6 суток
NOR	61,1	58,7	54,4	53,0	54,5	56,2	56,9
PSE	48,8	44,9	43,2	40,6	38,3	40,0	39,6
DFD	69,7	63,2	61,8	59,9	62,8	64,4	63,8

Специфичным является то, что независимо от категории мяса, влагоудерживающая способность максимальные значения имела в стадии парного мяса (через 45 мин. после убоя). Затем величина её в мясе NOR и DFD снижается до четырех суток на 15,2 % и 16,3 % с последующим ростом к шестым суткам на 7,3 % и 6,5 %. В мясе с PSE величина рН снижается до пятых суток на 27,% % и увеличивается на шестые сутки лишь на 3,4 %.

Дефекты качества мяса оказывают существенное влияние и на другие физико-химические свойства мяса (табл. 3).Например, наиболее интенсивную окраску имеет мышечная ткань DFD - свинины, превышающая показатель NOR-свинины через 45 мин., 24 и 48 часов после созревания соответственно на 13,4; 9,6; 7,4 ед. экст., или на 22,2 %; 17,9 %; 16,2 %.При этом, PSE- свинина уступала нормальному мясу по цвету в соответствующие периоды на 11,5;8,7;6,4 ед. экст. (на 23,5;19,6;16,3 %).

...