Биохимия молока и мяса. Учебно-методическое пособие

время в зависимости от направленности процесса превалируют одно из них.

Объемные свойства можно также использовать для оценки качества пластично-вязких (фарши) и упругоэластичных (колбасные изделия) продуктов.

Особое место среди структурно-механических характеристик занимают поверхностные свойства (адгезия, коэффициент внешнего трения и др.) Они характеризуют усилие при взаимодействии между поверхностями контакта при нормальном отрыве или сдвиге. Для пищевых материалов различают три основных вида отрыва: адгезионный, когезионный и адгезионно-когезионный, или так называемый смешанный отрыв.

Структурно-механические свойства отражают внутреннее строение (структуру) и состав вещества.

Наиболее полно они характеризуют структуру, которая может быть коагуляционной и конденсационно-кристаллизационной. Для мясопродуктов наиболее распространен коагуляционный тип структуры, которая является следствием взаимодействия между частицами вещества на основе сил Ван-дер-Ваальса через дисперсионную среду. Структурам такого типа присуща тиксотропия, т.е. способность восстанавливать свои свойства после снятия напряжения или даже разрушения.

Очевидно, структурно-механические свойства коагуляционных систем значительно зависят от содержания воды, размеров частиц и прослоек, их физико-химических свойств. Для технологии особенно важна зависимость структурно-механичеких свойств от изменения размеров частиц, например при измельчении фарша, и других факторов. С помощью приборов и оценки структурно-механических свойств мясных фаршей можно контролировать любую технологическую стадию и управлять качеством продукции.

51

Тема 9: Биохимические свойства животных тканей

План

1.Биохимические свойства животных тканей

2.Биохимические свойства крови

3.Биохимическая активность животных тканей

Биохимические свойства животных тканей. Рациональное использование животного сырья основано на знании не только химического состава, но и особенностей протекания биохимических процессов в органах и тканях при жизни животного, после его забоя и при технологической обработке.

Прижизненные процессы многообразны и управляемы, протекают в строгом взаимном соответствии. Большую роль в них играют биологически активные веществаферменты и гормоны. Многие ткани животных синтезируют в той или иной мере эти вещества, обеспечивая жизнедеятельность организма. После убоя животных эти ткани служат источниками для получения биологически активных веществ и удаляются в процессе разделки туш, например поджелудочная железа, гипофиз, слизистые оболочки желудков и кишечника и др.

После убоя животного, с прекращением обмена веществ, основным биохимическим процессом при переработке сырья биологического происхождения является автолиз (от греч. Avtos – сам и lysis – растворение), основу которого составляют ферментативные процессы, при жизни связанные с функцией координированного движения. Автолизом называется процесс распада веществ и тканей под действием ферментов самих тканей. При жизни животного он возможен только в патологических случаях, например при недостаточном снабжении какого-либо органа кровью.

В послеубойный период свойства всех тканей животного организма значительно изменяются, особенно существенны изменения мышечной ткани, в которой ферменты (протеазы,

52

карбогидразы, эстеразы, ферменты гликолиза и др.) катализируют реакции распада. Процесс становится необратимым, протекающий только в одном направлении. Особая роль в процессе автолиза принадлежит внутриклеточным протеазан-катепсинам.

Итак, при переработке убойных животных ткани можно разделить на две группы: к первой относятся те, в которых протеолиз происходит под действием внутриклеточных протеаз типа котепсинов (мышечная ткань, печень и др.); ко второй – ткани, в которых синтезируются внеклеточные протезы типа пепсина, трипсина, химотрипсина, карбоксипептидозы, дипептидозы, аминопептидазы (слизистая оболочка желудков, поджелудочная железа и т.д.), а также гормоны. Для первой группы тканей весьма важен период автолиза, так как именно он определяет функционально-технологические свойства сырья.

Ко второй группе относятся животные ткани, нашедшие широкое применение в медицине и перерабатывающих отраслях АПК для получения медицинских и технических препаратов.

Биологические свойства крови. Кровь убойных животных – один из важнейших источников высокоценного животного белка. По содержанию белка кровь практически не отличается от мяса и содержит лишь на 5-10% больше воды. Реакция среды слабощелочная, почти нейтральная. Кровь обладает способностью к пенообразованию и образованию эмульсий. Коэффициент переваримости крови составляет 94-96%, т.е. она почти полностью усваивается организмом. Кроме того, наличие в ней биологически активных веществ делает ее более полноценным источником продуктов питания.

В производстве мяса и мясопродуктов используют цельную кровь плазму (фракцию крови без ферментов элементов) и сыворотку (плазму без фибриногена). Особенностью цельной крови и плазмы является свертывание.

При глубоких повреждениях кровь обильно вытекает из сосудов и через некоторые время свертывается в результате превращения растворимого белка плазмы фибриногена в

53

нерастворимый фибрин. Механизм свертывания крови очень сложен и регулируется с помощью каскадной системы реакции, протекающих с участием ферментов и без них.

«Пусковым механизмом» свертывания крови является тканевый фактор тромбопластин, являющийся липопротеидом, который проявляет протеолептическую активность, но охарактеризован еще недостаточно. При повреждении сосудов он освобождается, инициирует свертывание. В результате реакции тромбопластина с ионами и некоторыми белками плазмы (проакцелерионом и проконвертином) образуется фермент тромбокиназа.

Второй путь образования тромбокиназы связан с распадом тромбоцитов и выделением из них тромбопластина, который вследствии взаимодействует с ионами и некоторыми глобулинами плазмы.

Последняя стадия механизма свертывания – протеолиз фибриногена тромбином с образованием нерастворимого фибрина. Итак, тромбин – важный фермент системы свертывания крови, активно гидролизующий фибриноген. Способность тромбина специфически расщеплять связь между остатками аргинина и глицина свидетельствует о сходстве тромбина с трипсином. Тромбин имеет молекулярную массу 33700 и состоит из двух полипептидных цепей (А и В).

Таким образом, свертывание крови включает эффективно регулируемую серию превращений неактивных зимогенов в активные ферменты, что в итоге приводит к образованию тромбина, а затем фибрина.

Кровь убойных животных широко применяется для производства мясопродуктов. Это связано с тем, что белки плазмы крови кроме высокой пищевой и биологической ценности имеют высокие функциональные свойства: высокую эмульгирующую, водосвязывающую способность и обладают способность к геле- пено-и волокнообразованию, что обусловлено наличием в ее составе альбуминов и фибриногена.

54

Биохимическая активность животных тканей. При жизни животных некоторые органы и ткани способны накапливать и секретировать биологически активные вещества, которые выполняют важнейшие функции в поддержании жизнедеятельности.

После убоя сельскохозяйственных животных получают ферментно-эндокринное сырье, которое в дальнейшем идет на производство медицинских препаратов. Последние, в свою очередь, широко используются в теоретической науке, медицине, фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве и при переработке пищевого сырья.

По механизму действия, свойством, физиологическому и лечебному эффекту эти вещества подразделяют на гормоны (гормональные препараты) и ферменты (ферментные препараты). Гормоны выделяют главным образом из эндокринных желез (желез внутренней секреции). К такому сырью относятся гипофиз, паращитовидные железы, щитовидная, поджелудочная, половые железы и надпочечники.

Ферментные препараты получают преимущественно из слизистой оболочки желудков свиней и сычугов крупного рогатого скота, молочных ягнят и телят, слизистой оболочки тонкого отдела кишечника, а также поджелудочной и слюнной желез.

Важнейшими условиями правильной организации сбора ферментно-эндокрынного сырья являются быстрое извлечение его из туши животного, соблюдение санитарно-гигиенических требований, предотвращающих загрязнение и микробные инфицирование.

По химической природе гормоны млекопитающих можно разделить на три большие группы: белки и полипептиды; стероиды; прочие гормоны; в том числе амины, образующиеся в ходе метаболизма из аминокислот.

Некоторые полипептидные гормоны, в том числе инсулин и глюкагон, подобно протеолитическим ферментам желудка и поджелудочной железы синтезируются в клетках эндокринных желез, в виде неактивных предшественников или прогормонов.

55

Пример – инсулин, превращающийся в активную форму путем ферментативного отщепления части полипептидной цепи. В процессе превращения проинсулина в инсулин.

К качественным реакциям на гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин, норадреналин) относятся реакции с хлоридом железа, с диазореативом и иодатом калия. Количественные методы определения гормонов основаны на проведении специфических реакций с образованием окрашенных или флуоресцирующих продуктов, определяемых колормитрически или флуориметрически. Метод количественного определения адреналина по Фомину основан на определении интенсивности синего окрашивания, возникающего при взаимодействии адреналина с солями фосфорновольфрамовой и фосфорномолибденовой кислот. Флуориметрический метод состоит в том, что некоторые вещества при ультрафиолетовом облучении начинают флуоресцировать, т.е. сами становятся источником нового (вторичного) излучения (например, количественное определение адреналина и норадреналина а моче).

56

Тема 10: Пищевая ценность и качество мяса и мясных продуктов

План

1.Пищевая ценность мяса

2.Качество мяса

Мясо и мясопродукты - традиционная и одновременно уникальная составная часть пищевых рационов. Уникальность мяса состоит в высокой энергоемкости, сбалансированности аминокислотного состава белков, наличие биологически активных веществ и высокой усвояемости, что в совокупности обеспечивает нормальное физическое и умственное развитие человека.

Под понятие «качество» подразумевают широкий спектр свойств, характеризующих пищевую и биологическую ценность пищевых продуктов, а также органолептические, структурномеханические, функционально-технологические, санитарногигиенические и прочие характеристики продукта, степень их выраженности.

В большинстве случаев значение этих показателей зависит в первую очередь от состава сырья, биохимических изменений в процессе технологической обработки, внешних воздействий, а также от используемых аддитивов. С точки зрения качественных показателей пищевой продукт должен содержать компоненты, необходимые организму человека для нормального обмена веществ.

Современные представления о количественных и качественных потребностях человека в пищевых веществах отражен в концепции сбалансированного и адекватного питания. Согласной этой концепции в процессе нормальной деятельности человек нуждается в определенных количествах энергии и комплексе пищевых веществ: белках, аминокислотах, углеводах, жирах, жирных кислотах, минеральных элементах, витаминах, причем многие из них являются незаменимыми, т.е. не вырабатываются в организме, но необходимы ему для жизнедеятельности.

57

Дневная потребность воды взрослого человека в граммах составляют: вода 1750-2200, в том числе питьевая (вода, чай, кофе и т.д.) 800-1000, в супах 250-500, в продуктах питания 700. Белки грамм: 80-100, в том числе животные белки 50.

Пищевая ценность мяса. По общепринятой терминологии в понятие «пищевая ценность» входит количественное соотношение пищевых веществ в продукте и суммарная энергетическая ценность, органолептические характеристики изделия и способность веществ перевариваться и усваиваться организмом.

Энергетическая ценность дает представление о той части энергии, которая выделяется из пищевых веществ в процессе их биологического окисления в организме. Необходимая энергетическая ценность пищи людей разного пола, возраста, массы, рода деятельности колеблется от 2850 до 20875 кДж/сут. В зависимости от вида мяса и его состава мясопродукты имеют различную энергоемкость от 147,5 до 1662,5 кДж на 100 г продукта.

Зная уровень усвоения пищевых веществ в организме (белок – 84,5%, жир 94%, углеводы 96,5%) и величину теплоты сгорания компонентов пищи, можно рассчитать энергетическую ценность продукта.

Таким образом, зная общий химический состав и массу продукта, а также энергетическую ценность пищевых веществ, можно рассчитать пищевую ценность мясных изделий в энергетическом выражении.

Наряду с этими свойствами пищевые вещества являются источником биологически необходимых, незаменимых веществ. С этих позиций весьма важным являются показатели биологической ценности белка. Понятие биологической ценности характеризуют качества белкового компонента продукта, обусловленное как степенью сбалансированности состава аминокислот, так и уровнем переваримости и ассимиляции белка в организме.

Всреднем взрослый человек в течение суток должен получить

спищей 1-1,2 г. белка на 1 кг массы тела. Однако он нуждается не

просто в белке, а в белке определенного состава. Белки,

58

содержащиеся в различных продуктах, неравномерны. Из 20 аминокислот 8 являются незаменимыми, в отличие от других они не синтезируются в организме. По этой причине 30% суточного белкового рациона человека должны составлять полноценные белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, годовая потребность человека в полноценном белке – 20 кг.

Следует отметить что дефицит незаменимых аминокислот зависит как от качественного состава самого сырья (например, белок крови содержит мало метионина и изолейцина) так и от степени воздействия на белок различных внешних факторов. Например, при жестких режимах термообработки и щелочного гидролиза ряд аминокислот разрушаются.

Необходимо отметить, что аминокислотному составу и аналитическому расчету показателей биологической ценности можно иметь представление лишь о потенциальной ценности белкового компонента, так как организм человека использует не все, что поступает в него с пищей, а только то, что после переваривания в пищеварительном тракте всасывается через стенки кишечника в кровь.

Вторым компонентом, количественно преобладающим в составе мяса, является жир, представленный в основном триглицеридами. Биологическая роль триглицеридов состоит в том, что они являются источником энергии и, кроме того, содержат несинтезируемые в организме человека высоконепредельные жирные кислоты и жирорастворимые витамины, роль которых в физиологии весьма велика.

В суточном потреблении взрослого человека (80-100г, в том числе 20-25 г растительных жиров) должно содержаться 2-6 г полиненасыщенных жирных кислот, 35 г олеиновой кислоты и 20 г ненасыщенных жирных кислот. Соотношение между количеством полиненасыщенных и насыщенных жирных кислот должно составлять 0,3:0,35.

Определение уровня биологической ценности липидов можно произвести расчетным путем, сопоставляя потребное количество

59

каждого из незаменимых компонентов в формуле сбалансированного питания с его содержанием в продукте.

При определении биологической ценности жиров большое значение имеет наличие и количественное содержание «триоды» так называемых незаменимых жирных кислот. Подобно незаменимым аминокислотам они синтезируются ограниченно или не синтезируются в животных организмах совсем.

Качество мяса. Качество сырья и мясных продуктов характеризуются сложным комплексом химических, биологических, физико-химических, гистологических и других характеристик. Применительно к мясоперерабатывающей промышленности конкретное технологическое содержание понятия «качество» пищевая ценность, гигиенические и токсикологическое состояния и

процессами в мясной промышленности можно решать с помощью сплошного контроля качества сырья, полуфабрикатов и методов контроля. Это достигается физическими неразрушающими методами, предусматривающими воздействия на объект контроля различных веществ, физических полей, или регистрацией этих полей, имитируемых самим контролируемым объектом.

В структуре затрат на контроль качества у нас в стране в последние годы произошли существенные изменения в сторону увеличения объемов средств на оценку сырья и контроль за его изменениями в процессе технологической обработки по сравнению с затратами средств на анализ готовой продукции.

ветеринарной экспертизы сырья.

Перспективным направлением сохранения качества сырья, его повышения при технологической обработке, прогнозирования качества готовой продукции является внедрение

60