1.3. Биохимические, физико-химические и микробиологические процессы

Мясное сырьё легко изменяет свои первоначальные свойства, состав и структуру и для получения у него требуемых качественных характеристик следует хорошо понимать сущность основных биохимических, микробиологических процессов, уметь ими управлять, использовать их технологический потенциал.

В данном разделе будут рассмотрены основные процессы, происходящие в мясе после убоя животных и их влияние на качество сырья и готовой продукции.

Автолитические изменения мяса с нормальным характером изменения рН

После прекращения жизни животного, в связи с прекращением поступления кислорода, отсутствием окислительных превращений и кровообращения, торможением синтеза и выработки энергии, накопления в тканях конечных продуктов обмена и нарушения осмотического давления клеток, в мясе имеет место самораспад прижизненных систем и самопроизвольное развитие ферментативных процессов, которые сохраняют свою каталитическую активность долгое время.

В результате их развития происходит распад тканевых компонентов, изменяются качественные характеристики мяса (механическая прочность, уровень водосвязывающей способности, вкус, цвет, аромат) и его устойчивость к микробиологическим процессам.

Изменение свойств мяса происходит в определение последовательности в соответствии с основными этапами автолиза (парное мясо - посмертное окоченение /Rigor mortis/ - разрешение посмертного окоченения b созревание - глубокий автолиз), и его качественные показатели при этом существенно отличаются.

Парное нормальное мясо (3-4 часа после убоя) имеет хорошую консистенцию и высокую водосвязывающую способность.

В течение первых суток после убоя развитие Rigor mortis приводит к резкому снижению водосвязывающей способности, росту механической прочности, снижению рН от 6,5-7,0 до 5,5-5,6, ухудшению вкуса и запаха.

На стадиях созревания мясо частично восстанавливает свои свойства, хотя и не достигает уровня парного (Рис. 20).

После 2-х и более суток хранения у мяса существенно улучшаются все вышерассмотренные характеристики, причем увеличение температуры среды ускоряет процесс созревания.

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

Рассмотрим эти процессы раздельно и в совокупности.

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 (Рис. 21) 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 вызывать стрессовые ситуации 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 рН 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 деятелыюсти 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 трехвалентное;

- изменяется вкус мяса;

- активизируется процесс окисления липидов (Рис. 22) .

На первой стадии автолиза важное значение имеет уровень содержания в мясе энергоемкой 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 (Са⁺⁺). Непосредственно после убоя количество в мясе велико, Са⁺⁺ связан с саркоплазматич сетью мышечного волокна, актин находится в глобулярной форме и не связан с миозином, что обуславливает расслабленность волокон, большое количество гидрофильных центров и высокую водосвязывающей способность. Сдвиг рН мяса в кислую сторону запускает механизм превращений миофибриллярных белков:

- изменяется проницаемость мембран миофибрилл;

- ионы кальция выделяются из каналов саркоплазмаческого 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. (Рис. 23).

Результатом сокращения является нарастание жесткости кости мяса, уменьшение эластичности и уровня связывающей способности. Механизм дальнейших изменений миофибриллярных белков, приводящий краз-1 решению 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 характеризуются медленным сокращением и высокой длительностью процесса в отличие от белых.

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 бел-ков 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.

Сроки созревания мяса зависят от вида животного, части туш, упитанности и температурного режима хранения.

Как правило, в мясе с нормальным развитием автолиза его нежность и водосвязывающая способность достигают оптимума через 5-7 суток хранения при 0-2 градусах, органолептические показатели - к 10-14 суткам. В связи с этим продолжительность выдержки выбирают в зависимости от способа дальнейшего технологического использования сырья.

Сырьё с 13-15-суточным периодом созревания пригодно для изготовления практически любых видов кол-бас, полуфабрикатов и соленых изделий.

Наилучший вид сырья для производства натуральных полуфабрикатов - мясо с периодом выдержки 7-10 суток созревания. Парное мясо рекомендуется использовать для производства эмульгированных (вареных) колбас и соленых изделий из свинины. Белки парного мяса обладают наибольшей водосвязывающей и эмульгирующей способностью, развариваемость коллагена максимальна. Эти обстоятельства обеспечивают высокий выход готовой продукции и снижают вероятность образования дефектов при тепловой обработке. В первые часы после убоя мясо бактерицидно и содержит незначительное количество микроорганизмов. С экономических позиций применение парного мяса также даёт серьёзные преимущества вследствие снижения расхода холодильных ёмкостей и энергетических затрат.

Однако, работа с парным мясом требует как высокой оперативности в технологическом процессе (интервал от момента убоя до стадии термообработки готовых изделий не должен превышать 3 часов), так и применения специальных приемов, направленных на задержку хода гликолиза и процесса взаимодействия актина с миозином. В частности, такими способами являются:

- быстрое замораживание обваленного парного мяса (без или после предварительного измельчения) путем введения твердой углекислоты;

- обвалка парного мяса, быстрое измельчение и посол с введением 2-4% хлорида натрия;

- введение рассолов через кровеносную систему одновременно с обескровливанием при убое животных;

- инъецирование рассолов в отруба непосредственно после разделки парных туш;

- применение сублимационной сушки

Вышерассмотренные приемы дают возможность устранить или свести до минимума последствия посмертного окоченения.

Специфика автолиза в мясе с признаками PSE и DFD

В настоящее время вопрос направленного использования сырья с учетом хода автолиза приобретает особое значение, т.к. существенно возросла доля живо-

Мясо с признаками DFD (темное, жесткое, сухое имеет через 24 часа после убоя уровень рН выше 6,3 признаков темную окраску, грубую структуру волокон, высокой водосвязывающей способностью, повышенной липкостью, и обычно характерно для молодых животных крупного рогатого скота, подвергавшихся личным видам длительного стресса до убоя. Вследствие, прижизненного распада гликогена, количество образовавшейся после убоя молочной кислоты в мясе т; животных невелико и миофибриллярные белки в DFD имеют хорошую растворимость.

Высокие значения рН ограничивают продолжительность его хранения, в связи с чем мясо DFD является непригодным для выработки сырокопченых изделий. Однако, благодаря высокой водосвязывающей способности, его целесообразно использовать при производстве эмульгированных (вареных) колбас, соленных изделий, быстрозамороженных полуфабрикатов.

Экссудативное мясо PSE (бледное, мягкое, водянистое) характеризуется свктлой окраской, мягкой рыхлой консистенцией, выделением мясного сока вследствие водосвязывающей спосбности, кислым вкусом.

Признаки РSЕ чаще всего имеет свинина, полученная от убоя животных с интенсивным откормом и ограниченной подвижностью при содержании. Появление признаков PSE может быть обусловлено также генетическими последствиями, воздействием кратковременных стрессов (глава 1.2.), чрезмерной возбудимостью животных

Наиболее часто мясо с признаками РSЕ получают в летний период времени. В первую очередь экссудативности подвержены наиболее ценные части туши: длиннейшая мышца и окорока. После убоя таких животных мясе I в мышечной ткани происходит интенсивный распад гликогена, посмертное окоченение наступает быстрее. В течение 60 минут величина рН мяса понижается до 5,2-5,5, однако так как температура сырья в этот период сохраняется на высоком уровне, происходит кон-формация саркоплазматических белков и их взаимодействие с белками миофибрилл. В результате происходящих изменений состояния и свойств мышечных белков резко снижается величина водосвязывающей способности сырья.

Мясо с признаками РSЕ из-за низких рН (5,0-5,5) и водсвязывающей способности является непригодным для производства эмульгированных (вареных) колбас, вареных и сырокопченых окороков, т. к. при этом ухудшаются органолептические характеристики готовых изделий (светлая окраска, кисловатый привкус, жесткая консистенция, пониженная сочность), снижается выход.

Однако, в сочетании с мясом хорошего качества либо с соевым изолятом оно пригодно для переработки в эмульгированные и сырокопченые колбасы, рубленые и панированные полуфабрикаты и другие виды мясных изделий. Контроль за качеством получаемого при первичной переработке скота сырья осуществляют путем определения величины рН мяса через 1-2 часа после убоя.

При этом в ряде стран дополнительную сортировку сырья на категории ведут именно с учетом уровня рН: I - 5,0 4.5, II - 5,6-6,2; III - 6,3 и выше.

Для предотвращения появления РSЕ можно рекомендовать непосредственное применение парного мяса (с минимальной выдержкой сырья пойле убоя) после его разделки, обвалки и посола. Введение хлорида натрия в парное мясо ингибирует развитие гликогенолиза и этим исключает основную причину образования экссудативности.

В случае наличия мяса с признаками DFD и РSЕ следует воспользоваться следующими технологическими приемами, существенно улучшающими свойства сырья:

- при приготовлении мясных эмульсий комбинируйте мясо DFD и РSЕ;

- применяйте мясо с признаками РSЕ в совокупности с соевыми изолятами;

- используйте РSЕ совместно с фосфатами Н-кофос марки А.

Принципы и способы интенсификации созревания и улучшения консистенции мяса

Для ускорения процесса созревания мяса, а также с целью повышения нежности и уровня водосвязывающей способности сырья, содержащего грубые мышечные волокна, значительное количество соединительной ткани и имеющего жесткую консистенцию, в практике мясного производства используют различные способы, которые условно подразделяют на физические, химические, механические, биологические. (Рис. 25).

Физические способы