Биохимия мяса и мясных продуктов

Биохимия мяса и мясных продуктов.

 

1. Предмет, цели и задачи биохимии мяса и мясных продуктов.
2. Пищевая и биологическая ценность мяса
3. Морфологическая характеристика мышечной ткани
4. Химический состав мышечной ткани
5. Механизм мышечного сокращения и расслабления
6. Автолитические превращения мышечной ткани
7. Биохимия мясных продуктов

 

 

1. Предмет, цели и задачи биохимии мяса и мясных продуктов.

Биохимия мяса – это наука о химическом составе тканей и органов сельскохозяйственных животных и о химических и биохимических процессах, происходящих в этих тканях и органах после убоя животных и в процессе переработки.

Этот раздел науки объединяет функциональную и техническую биохимию. В основе технологических процессов при изготовлении мясопродуктов лежат биохимические и физико-химические превращения различных компонентов исходного сырья. Качество готовых изделий зависит от изменений белков в процессе обработки животного сырья.

Основные задачи:

- изучение строения  физико–химических и биохимических  свойств белков тканей, а также  их изменений в результате воздействий различных факторов.

- изучение свойств  и биологической роли в прижизненных  и послесмертных превращениях  других компонентов тканей: углеводов, липидов, витаминов.

Большое место отводится изучению химической природы тканей и органов животного, рассмотрению их функциональных биохимических особенностей. Большое внимание уделяется явлениям, происходящим после убоя, когда обмен веществ в тканях прекращается, и происходит автолитический распад, обуславливающий изменения свойств сырья.

Только глубоко изучая ферментативные явления, мы можем действительно рационально управлять технологическими процессами и гарантировано получать продукцию высокого качества. Поэтому для инженера – технолога большое значение имеет изучение ферментативных систем и биохимических процессов, протекающих в животных тканях после убоя и в процессе обработки.

В технической биохимии большое внимание уделяется изучению пищевой ценности отдельных органов и тканей. Пищевая ценность продуктов определяется прежде всего биологическими свойствами составляющих их веществ (белки, липиды, витамины и т.д.). Изменение этих веществ при обработке решающим образом влияет на качество готовой продукции, его пищевую и биологическую ценность.

В последнее время большое внимание уделяется безвредности способов обработки и применяемых добавок. На питательную ценность и усвояемость пищи влияют ее вкусовые и ароматические свойства. Специфический вкус и аромат мясопродуктам придают биохимические превращения, происходящие при участии ферментов. Рациональное ведение таких процессов как созревание, замораживание, посол является необходимым условием максимального сохранения питательных и вкусовых свойств готовой продукции.

Основные продукты мясной промышленности – мясо и печень.

Из животного сырья получают биопрепараты: липиды (холестерин, лейцитин), ферментные (пепсин, ренин), гормональные (инсулин, стероиды), гепарин. Глубокое знание природы происходящих процессов позволяет приготовить препараты необходимой чистоты и активности.

Знание основ биохимии играет важную роль в усовершенствовании технологических процессов и создании новых направлений в переработке сырья.

Известно, что мясо, взятое для изготовления пищи сразу после убоя, не обладает хорошими потребительскими достоинствами. Наилучшие вкусовые, питательные свойства и оптимальную усвояемость оно приобретает в результате созревания.

Успехи в развитии физики, химии, биологии позволяют применять новые средства в целях улучшения технологической обработки мяса.

Знание биохимии мяса и мясных продуктов позволяет рационально использовать животное сырье, понимать необходимость ведения технологического процесса так, чтобы обеспечить сохранение в сырье ценных исходных качеств при изготовлении пищевых, лечебных и технических препаратов.

 

2. Пищевая и биологическая ценность мяса

Пищевые продукты различны по химическому составу, перевариваемости, характеру воздействия на организм человека, что надо учитывать при построении меню и выборе оптимальных способов кулинарной обработки продуктов. Продукты питания характеризует их пищевая, биологическая и энергетическая ценность.

Пищевая ценность – общее понятие, включающее энергоценность продукта, содержание в нем пищевых веществ и степень их усвоения организмом, органолептические достоинства, доброкачественность (безвредность). Более высокая пищевая ценность продуктов, химический состав которых в большей степени соответствует принципам сбалансированного питания, а также продуктов – источников незаменимых пищевых веществ.

 Биологическую  ценность продукта определяют путем изучения химического состава (содержание белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и их активность), степени усвоения их с точки зрения способности удовлетворять потребности организма в незаменимых отдельных пищевых веществах, обеспечивающих нормальный обмен веществ и функциональную деятельность организма.

Энергетическая ценность определяется количеством энергии, которую дают пищевые вещества продукта: белки, жиры, усвояемые углеводы, органические кислоты.

Биологическая ценность отражает прежде всего качество белков в продукте, их аминокислотный состав, перевариваемость и усвояемость организмом. В более широком смысле в это понятие включают содержание в продукте других жизненно важных веществ (витамины, микроэлементы, незаменимые жирные кислоты). Современные представления о количественных и качественных потребностях человека в пищевых веществах отражены в концепции сбалансированного питания. Согласно ей, в процессе нормальной жизнедеятельности люди нуждаются как в необходимом количестве энергии, так и в определенных комплексах пищевых веществ: белках, аминокислотах, углеводах и жирах, жирных кислотах, минеральных солях, микроэлементах, витаминах, причем многие из них являются незаменимыми, т.е. не вырабатываются организмом. Значит, с одной стороны, пищевой продукт должен выполнять функции «топлива», компенсирующего наши энергетические затраты на физическую и умственную работу, с другой, обеспечивать нас веществами, необходимыми для биологического роста организма. Мясо как раз и является одним из таких продуктов.

Уникальность мяса в его высокой энергоемкости, сбалансированности аминокислотного состава белков, наличии био-активных веществ и высокой усвояемости. А с потребительской точки зрения это сырье, из которого можно приготовить тысячи разнообразных блюд, удовлетворяющих запросы любого гурмана . 
Таблица 1.1 – Химический состав и энергетическая ценность продуктов животного происхождения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высокая пищевая и энергетическая ценность мяса обусловлена значительным содержанием в них полноценных белков, жиров, витаминов и минеральных веществ. Свойство мяса прочно удерживать воду обусловлено его влагосвязывающей способностью, а поглощать добавляемую в него воду – влагопоглотительной способностью. Чем выше влагосвязывающая и влагопоглотительная способности мяса, тем нежнее и сочнее продукция из него, тем больше выход изделия при тепловой обработке. Содержание воды в мясе колеблется в широких пределах (38–80%) и зависит от его вида и жирности.

Белки мяса обладают высокой биологической ценностью, так как их аминокислотный состав хорошо сбалансирован и наиболее близок к составу аминокислот белков человека. До 80% сухого остатка мяса приходится на долю белков, которые являются строительным материалом для организма человека и носителем энергии. Благодаря высокому содержанию белков мясо стимулирует рост, половое созревание, рождаемость потомства и его выживаемость, усвояемость других компонентов пищи и снижает потребности в ней, активизирует обмен веществ в организме.

Дневная потребность взрослого человека в животном белке (50 г.) обеспечивается 100 г. свинины жирной на 23%, мясной – на 29, беконной – на 33, говядины или баранины 1-й категории – на 33…38, а 2-й категории упитанности – на 40%. Содержание жира в мясе колеблется в зависимости от вида мяса и его упитанности в очень широких пределах: от 1%…2% в телятине, до 49% в жирной свинине.

В жирах преобладают триглицериды, но есть моно- и диглицериды. Жиры мяса содержат также фосфолипиды, свободные жирные кислоты, стерины. Углеводы в животных тканях находятся в основном в виде комплексных полисахаридов, многие из которых связаны с белками. Содержание углеводов в мясе тотчас после убоя скота составляет около 1%. Они представлены в основном гликогеном (животный крахмал) и незначительным количеством глюкозы. В послеубойных процессах они претерпевают существенные изменения и содержание углеводов уменьшается в несколько раз. В связи с малым их количеством углеводы практически не оказывают влияния на пищевую ценность и вкусовые достоинства мяса. Мясо птицы, как и убойного скота, содержит белки, жиры, витамины, минеральные и экстрактивные вещества, воду и является высокоценным пищевым продуктом. Содержание основных веществ в мясе птицы зависит от ее категории упитанности, вида и возраста Жира в мясе молодой птицы значительно меньше, чем в мясе взрослой. Мясо птицы отличается от мяса убойных животных меньшим количеством соединительно-тканных белков. Биологическая ценность белков мяса и птицы определяется значительным содержанием в них незаменимых аминокислот: изолейцина, лейцина, лизина, метионина, фенилаланина, треонина, триптофана. Содержание наиболее важных незаменимых аминокислот мяса представлено в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 – Содержание наиболее важных аминокислот в % к белку 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание минеральных веществ в мясе – от 0,5% до 1,5%. Минеральные вещества обеспечивают построение костей скелета (кальций, фосфор, магний) в организме, необходимое осмотическое давление в клетках (натрий, калий), образование пищеварительных соков (хлор), гормонов (йод, цинк, медь), переносчиков кислорода в организме (железо), некоторых витаминов и ферментов (кобальт).

Мясо – ценный источник важных для организма минеральных веществ, особенно фосфора, железа, и микроэлементов – цинка, марганца, йода, фтора, меди и др. 100 г. мяса удовлетворяют дневную потребность человека в кобальте на 9%, цинке – на 20,4, йоде – на 8, во фторе – на 2,4%. Содержание минеральных веществ в мясе представлены в таблице 1.3 . 

Таблица 1.3 – Содержание минеральных веществ в продуктов животного происхождения 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Витамины – биологически активные вещества. Хотя витаминами мясо небогато, оно тем не менее служит одним из основных источников некоторых витаминов группы В. В состав мяса убойных животных входят витамины В1, В2, В3, В6, В12, биотин, холин, инозит, фолиевая кислота. Витамины А и С в мясе практически отсутствуют. 100 г. мяса обеспечивают дневную потребность в витаминах: B1 – на 30…40%, В2 – на 8… 10, В3 – на 3. Содержание витаминов в продуктах животного происхождения представлено в таблице 1.4 

 

 

 

Таблица 1.4 – Содержание витаминов в продуктах животного происхождения 

 

 

 

3. Морфологическая характеристика мышечной ткани

 

Среди тканей (группы или слоя клеток, одинаковых по морфологическому строению, выполняющих ту или иную специальную функцию и объединенных межклеточным веществом) животного организма мышечная ткань занимает по своей массе первое место: свыше 40% массы тела крупного рогатого скота приходится на ее долю. Мышечная ткань участвует в выполнении важных физиологических функций: движения, кровообращения, дыхания и т.п. По морфологическому строению различают мышечную ткань двух типов: поперечнополосатую, и гладкую. К поперечнополосатым мышцам относится скелетная мускулатура; гладкие мышцы находятся в стенках пищеварительного тракта, диафрагмы, кровеносных сосудов, матки и т.д. Смешанным типом мышечной ткани является сердечная мышца. По питательным и вкусовым достоинствам мышечная ткань - наиболее важный компонент мяса и мясопродуктов. Наибольший интерес в технологии представляет поперечнополосатая мускулатура.

Мышечная ткань состоит из сложных, вытянутых, многоядерных клеток, называемых мышечными волокнами. Между мышечными клетками (мышечными волокнами) находятся тонкие прослойки межклеточного вещества, которой состоит из соединительнотканных волоконец и бесструктурного (киселеобразного) вещества и представляет собой рыхлую соединительную ткань.

Наибольшую пищевую ценность имеет мышечная ткань мяса. Она состоит из цилиндрических мышечных волокон. Диаметр их колеблется от 10 до 150 мкм, а длина достигает 12 см и более. Поверхность мышечных волокон покрыта оболочкой — сарколеммой. Сарколемма состоит из двух слоев белка эластина с липидной (жировой) прослойкой. К наружному слою сарколеммы прикреплены волокна из белка коллагена, которые образуют вокруг волокон сетку. Сарколемма очень прочна и устойчива к нагреванию. Внутри сарколеммы находятся миофибриллы (около 60% всего объема волокон) — волокнистые, поперечно-исчерченные белковые структуры. Пространство между миофибриллами заполнено жидкостью — саркоплазмой (35—40% объема волокон), представляющей собой водный раствор белков, минеральных веществ, витаминов и т. д. Под сарколеммой находятся ядра. Мышечные волокна с помощью прослоек внутренней соединительной ткани — эндомизия объединяются в небольшие первичные пучки. Такие первичные пучки мышечных волокон прослойками промежуточной соединительной ткани (пе- ремизием) соединяются в пучки высших порядков и в целом образуют мышцу (мускул). Мышца покрыта грубой соединительной тканью (эпимизием). Белки мышечных волокон неодинаковы по свойствам. Белки саркоплазмы — водорастворимые, имеют глобулярное строение. К ним относятся миоген, глобулин X, миоальбумин и миоглобулин (окрашенный белок).

Соединительная ткань мяса бывает трех видов: твердая — это органическая основа костей, пропитанная минеральными веществами; плотная — это сухожилия и хрящи; рыхлая — это ткань, соединяющая отдельные мышечные пучки в мышцу (эндомизий, перемизий и эпимизий). Твердую и плотную соединительную ткань удаляют при механической кулинарной обработке мяса. Рыхлая ткань как бы прослаивает все органы и ткани и вместе с мышечной тканью представляет собой основу любого отруба (части) мясной туши. Особенности рыхлой соединительной ткани обусловливают структурно-механические свойства мяса, его консистенции и кулинарное использование. Основу рыхлой соединительной ткани составляет аморфное межклеточное вещество, в котором расположены тонкие волокна фибриллярных неполноценных белков (коллагена, эластина, ретикулина) и отдельные структурные элементы (сосуды, нервные волокна и др.).

Межклеточное аморфное вещество состоит из специфических белков (мукоидов, муцинов), способных связывать большие количества воды. В этом аморфном веществе находятся волокна соединительнотканных белков, которые либо расположены параллельно (простое строение), либо хаотически переплетены (сложное строение). Структурно-механические свойства соединительной ткани зависят от соотношения в ней коллагеновых и эластиновых волокон, от их толщины и расположения.