Биохимия мяса и мясных продуктов

Коллаген – клейдающее вещество, которое при нагревании с водой образует клей или желатин.

По различию образования желатина под действием горячей воды коллаген бывает: волокнистый – в дерме и сухожилиях; гиалиновый – в костной ткани – оссеин; хондриновый – в составе хрящей; ихтуллиновый – в составе рыбьего пузыря.

Коллаген отличается от других белков повышенным содержанием азота, аминокислотным составом. Он не содержит триптофана, цистина и цистеина, мало тирозина и метионина, но много гликокола, пролина, оксипролина, а также оксилизина (его нет в других белках). Молекула коллагена состоит из 3 полипептидных цепей. Скорость перехода коллагена в желатин зависит от вида животного, температуры и предварительной обработки кислотами и щелочами. Различают желатин щелочного и кислотного способов обработки. Чем больше разрыхлен коллаген, тем меньше температура его перехода в раствор. Стадии перехода коллагена в желатин:

1) плавление пептидных  спиралей 

2) разрыв межцепечечных  связей 

3)гидролиз пептидных связей. При кипячении со слабыми кислотами или в воде желатин быстро гидролизуется и теряет способность к образованию геля. В холодной воде высушенный желатин набухает, а в горячей хорошо растворяется. Желатин используют для приготовления кулинарных блюд, колбас, кондитерских изделий фотоматериалов.

Эластин входит в состав эластиновых волокон, имеющих желтоватую окраску. При растяжении может увеличиваться вдвое. По механическим свойствам схож с каучуком. Значительное количество эластина содержат связки, стенки артерий и аорты, брюшные мышцы. Устойчив. Не растворяется в холодной и горячей воде, в р-рах солей, разбавленных кислотах и щелочах. Из него не образуется желатин. В нем нет триптофана и метионина.

Ретикулин образует основу кроветворных органов, костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, тканей легких. В нем меньше азота и больше серы, чем в коллагене. Почти не набухает в воде.

• Биохимия жировой ткани.

Жировая ткань – разновидность рыхлой соединительной ткани. Жир накапливается в соединительной ткани брюшной полости (сальнике, брыжейке, околопочечной области), под кожей, между мышцами. При плохом питании и голодании жира в ткани содержится мало.

Значение ткани: запасное депо; защита; механическая функция – защищает внутренние органы от механических воздействий. Жировая ткань входит в состав мяса и мясопродуктов, применяется как сырье для изготовления специальных пищевых продуктов (шпик, колбасы) и для приготовления топленых пищевых и технических жиров. Состав жировой ткани: жиры - 98%, др. липиды, белки (коллаген, эластин, муцин, не много альбуминов и глобулинов), ферменты(липаза), витамины, др. орг. в-ва, минеральные вещества.

Состав жировой ткани у разных животных разный. Например, у КРС – зола - 0,08-1%, у свиней – нет. Температура плавления жира тем меньше, чем больше в его составе непредельных кислот. Для характеристики степени ненасыщенности жира определяют иодное число.

В жирах содержатся каротины, близкие по свойствам к липидам. Каротины являются провитаминами А. В витамин они переходят под действием фермента каротиназы. Каротин является пигментом, окрашивающим жир в желтый цвет. В неокрашенных жирах (свином и козьем) каротинов мало. У старых животных, а также при голодании окраска жира более интенсивна, т.к. при этом запас жира уменьшается, а концентрация пигмента увеличивается. Кроме витамина А в составе жира есть Д и Е.

При переработке и хранении жиров происходят превращения: постепенно изменяется состав, ухудшаются органолептические свойства и пищевая ценность, что может привести к порче. Порча бывает гидролитическая и окислительная.

Процесс автолиза происходит везде, где есть жиры. Под влиянием липаз происходит гидролитический распад триглицеридов, в результате чего отличается весьма нежелательное для качественной характеристики жира накопление свободных жирных кислот, выражающееся в повышении кислотного числа жира. В свежей жировой ткани кислотное число равно 0,05 – 0,2. Скорость и глубина гидролиза жира зависят от температуры, влаги, микроорганизмов. Чтобы уменьшить расщепление жиров делают быстрое охлаждение и тщательно промывают холодной водой. В топленых жирах автолиза не наблюдается, т.к. при вытопке при 60оС липаза инактивируется. Гидролитическое расщепление такого жира происходит при наличии влаги, в результате обсеменения микрофлорой, не полной денатурации белков.

Окислительное изменение жиров приводит к окислительной порче. Окисление жиров происходит при низких температурах, в присутствии кислорода. Образуются перекиси. Реакция носит цепной характер. О содержании перекисных соединений в жире обычно судят по перекисному числу (число грамм йода, выделяемого в кислой среде из калий иодида при действии перекисей, содержащихся в 100 г жира). В свежем жире перекисей нет. Жир, в котором мало непредельных жирных кислот, более устойчив. Менее стоек свиной жир, т.к. много непредельных жирных кислот. Влага, свет, катализатор – ускоряют процесс.

Окисление жиров приводит к потере естественной окраски, специфическому вкусу и аромату, приобретает неприятный привкус и аромат, теряется биологическая ценность. Различают 2 вида порчи:

1) прогоркание –накапливаются низкомолекулярные продукты: альдегиды, кетоны, низкомолекулярные жирные кислоты. Следовательно, жир приобретает прогорклый вкус и резкий неприятный запах. При этом изменяется карбонильный индекс (К.И.) К.И. до 24 – запах хороший, до 60 – слабо-прогорклый, от 370 –очень прогорклый.

2) осаливание жиров - исчезает окраска, уплотняется жир, появляется салистая консистенция.

Для осаливания характерно образование большого количества оксисоединений, которые возникают в результате распада на свету первичных органических перекисей, и появление свободных радикалов.

Для предохранения жиров от порчи надо:

- уменьшить или исключить  контакт жира с кислородом воздуха, светом, теплом;

- хранить в герметической таре, в вакууме или в атмосфере инертного газа при отрицательной температуре;

- в жирах не должно быть легко окисляющихся металлов (медь, железо, марганец), их солей или органических производных, соединений свинца, олова;

- применение антиокислителей (ингибиторы окисления): галловая кислота, кофейная кислота. Флавониды, гидрохинон, пирогаллол, гваякол – вызывают нежелательные органолептические изменения, поэтому не применимы. Лецитин, каротиноиды, витамин Е – увеличивают продолжительность хранения. Аскорбиновая кислота применяется в пищевой промышленности, обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом.

- использование ферментов для предохранения жиров от окисления.

 

• Биохимия покровной ткани.

Покровная ткань – кожа (шкура), защищает тело животного от физических и химических воздействий, механических повреждений, потери тепла и воды, проникновения в организм болезнетворных организмов. Выполняет функцию выделения продуктов метаболизма, а также осязательную. Покровная ткань состоит из 3 слоев: наружный - эпидермис, образован эпителиальными клетками; средний – дерма, состоит из 2 слоев сосочкового и сетчатого. Сосочковый слой построен из рыхлой соединительной ткани, в которой расположены сосуды, питающие эпителий и нервный аппарат. Сетчатый слой образован плотной соединительной тканью, состоящей из толстых переплетающихся пучков коллагеновых волокон; нижний - подкожная жировая клетчатка. В коже есть потовые, сальные железы и волосяные луковицы. Производными покровной ткани являются роговые образования: волосы, шерсть, щетина, перья, пух, рога, копыта, когти.

Белковый состав основной части шкуры: коллаген - 33,2%; эластин – 0,34%; альбумины и глобулины - 0,7%; мукоиды - 0,16 %.

Специфические белки шкуры и ее производных:

- эпидермин – образуется в поверхностном слое эпидермиса, по свойствам близок к кератинам. Упруг к сверхсокращению до 20% при температуре 70 – 80 градусов. Не растворяется в воде, в нейтральных солях, но полностью растворяется в 6 М растворе мочевины. В растущем эпителии есть SH- группы, а в ороговевшем - -S-S-.

- кератин – белок прочных образований шкуры: рогов, копыт. В зависимости от происхождения состав кератинов меняется. Не растворяется в воде, спирте, кислотах, эфире, р-рах солей, не гидролизуется под действием ферментов, т.к. много цистеина и дисульфидных мостиков. Эластичен, способен растягиваться во влажном состоянии и сокращаться при высыхании. Применяют кератины для производства кератинового клея, пленок, лаков, пластмасс, эмульгаторов; для получения цистеина, тирозина, глутаминовой кислоты и ее солей, которые используются для улучшения вкуса пищевой продукции.

 - меланины – особые пигменты, которые обуславливают окраску кожи. Не растворяются в воде, солевых растворах, щелочах. Растворимы в серной кислоте, обесцвечиваются в крепкой азотной кислоте, перекиси водорода, сернистой кислоте, хлорной воде. Образуются в тканях с участием тканевых ферментов (тирозиназы).

Потовые железы выполняют функцию удаления с потом значительных количеств воды и некоторых продуктов обмена. Из органических веществ с потом выделяются мочевина, креатин, креатинин, мочевая кислота, а также летучие жирные кислоты, придающие поту характерный запах.

Секрет сальных желез - густая белая масса предназначенная для защиты поверхностного слоя ткани от высыхания, участвующая в регуляции теплообмена и предохранении от проникновения микроорганизмов.

Секрет сальных и потовых желез, соединяясь вместе, образует жиропот. Практическое значение имеет жиропот овец. Его получают промыванием шерсти в мыльной воде. Очищенный жиропот овец – ланолин - светло-желтое, мазеобразное вещество (смесь липидов).

Состав жиропота: эфиры (воски) высокомолекулярных спиртов (цериловый, ланолиновый, карнаубовый), холестерин, глицерин с высокомолекулярными жирными кислотами, а также белки и минеральные вещества. Применяется жиропот в медицине, как основа для мазей и кремов.  

• Биохимия нервной ткани и внутренних органов. 

Нервная ткань – самая сложная. Ее функция – регуляция жизнедеятельности организма и взаимосвязь с окружающей средой.

Головной и спинной мозг - ценный пищевой продукт и сырье для биопрепаратов. Головной мозг делится на 2 части:

большой - включает в себя полушария, промежуточный и средний отделы;

ромбовидный - мозжечок и продолговатый отделы.

Структурной единицей нервной ткани является нейрон. Он состоит из тела и отростков (аксон – длинный, дендриты – короткие). Тела нейронов образуют серое вещество, а отростки - белое.

Химический состав мозга: вода- 78%; белки - 8%; липиды – 15 % ; углеводы -0,1 %; экстрактивные вещества органические - 1-2 % ; неорганические экстрактивные вещества – 1%. В сером веществе преобладают белки, а в белом – липиды. Большая часть мозга содержит фосфор и много глутаминовой кислоты. Например, нейроглобулин содержит 0,5 % фосфора.

Характерной особенностью белков мозга является преобладание в ядрах клеток рибонуклеиновых кислот, в то время как в других тканях их мало. В составе белого вещества мозга находится белок нейрокератин, напоминающий по свойствам кератин (отличается меньшим количеством серы и азота по сравнению с кератином). Нейрокератины – это скорее белково-липидные комплексы. Несмотря на большое содержание белка (до 70 %), они растворяются в хлороформе и устойчивы к действию трипсина.

В составе мозга есть небольшое количество коллагена и эластина. В мозговом веществе обнаружены разнообразные группы гидролаз: амилаза, мальтаза, сахараза, липаза, лейцитиназа, холинэстераза, протеазы, рибонуклеазы; О-В ферменты: пероксидаза, каталаза, цитохромы, а также ферменты гликолиза.

Липиды входят в состав структурных образований внутри клеток мозга и многочисленных отростков с их оболочками. Они подразделяются на группы:

- фосфолипиды 50% (холинфосфатиды, этаноламинфосфатид, серинфосфатид )

- глюколипиды (церебразиды-цереброн, нервон, керазин; ганглиозиды; страндин)

- сульфатиды и стерины.

В составе липидов мозга нет триглицеридов, там преобладают ненасыщенные жирные кислоты.

Углеводы в виде гликогена находятся в свободном и связанном виде.

Азотистые экстрактивные вещества сосредоточены в клетках в сером веществе. У взрослых животных их больше, чем у молодых. Из азотистых веществ выделены – АТФ, фосфокреатин, креатин, ацетилхолин, серотонин, аммиак, пуриновые основания. Из безазотных – глюкоза, молочная кис-лота, инозит.

Из минеральных веществ в мозге обнаружены макроэлементы - фосфор. натрий, калий, хлор, кальций, цинк, медь, марганец, иод и микроэлементы - молибден.

В спокойном состоянии мозгом потребляется кислорода в 20 раз больше, чем мышечной тканью. Мозг и нервы потребляют до 25% всего кислорода. Мозг обладает большой чувствительностью к нехватке кислорода (гипоксия).

При введении наркотиков уменьшается потребление кислорода мозгом - происходит общее угнетение жизнедеятельности нервной системы. Сейчас в практику вводят метод газового оглушения - кратковременная (до 40 сек) ингаляция углекислым газом или смеси углекислого газа и оксида азота. При этом нарушается нормальный газообмен, тормозятся биохимические процессы, следовательно, угнетается нервная система.

Автолитические превращения нервной ткани. После убоя животного в мозговой ткани в результате деятельности ферментативных систем происходят автолитические процессы. Их сущность изучена недостаточно. Установлено,что в условиях хранения мозга при 0-2 градуса активная реакция среды изменяется .В первые 24 часа после убоя рН мозговой ткани равно 6,3 -6,0, а через 48 часов – рН сдвигается в щелочную сторону.