Geum.ru

Научно-практические основы структурообразования мясопродуктов из сырья различного качества в условиях направленных биотехнологических воздействий

Вид материалаАвтореферат
1- длиннейшая мышца спины; приводящая, средняя ягодичная; 2
Подобный материал:
1   2   3   4   5
бычков, принадлежащие к разным отрубам полутуши, можно разделить на 4 группы: 1- длиннейшая мышца спины; приводящая, средняя ягодичная; 2-трехглавая, полуперепончатая, четырехглавая, двуглавая; 3-гребешковая, предостная, полусухожильная, заостная; 4- плечеголовная (рис.1). Мышцы свиней - на 5 групп: 1.–длиннейшая мышца спины, приводящая, средняя ягодичная, полуперепончатая, малая поясничная; 2-двуглавая, трехглавая, гребешковая, четырехглавая; 3- плечеголовная; 4- заостная, икроножная, полусухожильная, предостная; 5- широчайшая мышца спины, глубокая грудная, зубчатая вентральная, длиннейший разгибатель пальцев.

При сравнении морфологических свойств мышц бычков и свиней различных групп (1-4; 1-5)) установлено, что по сравнению с длиннейшей мышцей спины (1 группа), мышцы, отнесенные ко 2-5 группам, характеризуются последовательным снижением величины диаметра и степени деструкции мышечных волокон, изменением соотношения мышечной, соединительной и жировой ткани, в сторону повышения количества соединительной, увеличением количества волокон окислительного типа и длины саркомеров.

Данные морфологических исследований согласуются с результатами физико-химических исследований (табл.1).

Проведенные экспериментальные исследования отдельных мышц свиней свидетельствуют о том, что мышцы 1 и 2 групп содержат наибольшее количество мышечной ткани (90,1-79,6%).




1 группа – длиннейшая мышца спины 2 группа – четырехглавая мышца




3 группа – заостная мышца 4 группа – плечеголовная мышца


Рис.1 Микроструктура мышц крупного рогатого скота ( I – 4 группа). Ув.х 300.


По мере увеличения физической нагрузки в мышцах повышается содержание соединительнотканных элементов, меняется их качественный состав, становится неравномерным распределение жировых включений, снижается количество мышечных волокон в первичных пучках, меняется качественный состав и соотношение типов мышечных волокон, становится неравномерным распределение жировых включений, автолитические процессы протекают менее интенсивно.

Наибольшую нагрузку несут мышцы конечностей и шеи. Содержание соединительной ткани в этих мышцах бычков возрастает в среднем на 3,8%-14,6%, свиней – на 2,5%-4,3% по сравнению с длиннейшей спины.

Соотношение мышечной, жировой и соединительной тканей изменяется в связи с возрастом Установлено, что площадь, занимаемая мышечной тканью в длиннейшей мышце спины увеличивается на 5,4 % у животных в возрасте 2-х месяцев по сравнению с той же мышцей в 12 месяцев, при этом площадь, занимаемая соединительной тканью снижается на 12,0%. Это связано с увеличением толщины и количества коллагеновых пучков и снижением количества основного вещества.

Проведенные морфометрические исследования позволили установить коэффициенты корреляции между величиной, характеризующей структурно-механические свойства мышечной ткани бычков (напряжением среза), толщиной соединительнотканных прослоек перимизия (0,89) и содержанием соединительной ткани в мышце (0,88).

Табл. 1. Качественная характеристика анатомически выделенных мышц

бычков различных групп (1-4 группы)

n-36



Показатели
Группы мышц

1 группа

длиннейшая спины
2 группа

четырехглавая

3 группа

заостная

4 группа

плечеголовная

M  S

Развариваемость коллагена, %
63,300,05
38,000,04
36,900,06
30,500,04

Соединительная ткань, %
1,70  0,16
2,500,17
2,80,13
3,200,11

ВСС, % к общей влаге

66,80,04

64,20,03

63,00,03

58,60,02

Переваримость in vitro мг тирозина/г белка

-пепсин

-трипсин

-сумма


10,380,08

10,260,12

20,640,20


10,980,11

9,580,09

20,560,20


11,050,16

9,220,12

20,270,28


10,630,09

8,110,13

18,740,21



Существенное значение в формировании морфологических свойств мышечной ткани изученных мышц бычков и свиней имеет соотношение типов мышечных волокон, обусловленное видовой принадлежностью мышц, их анатомо-топографическим расположением на туше и возрастом животных.

У свиней количество гликолитических волокон в изученных мышцах превышает на 16,8%-5,2% аналогичные мышцы бычков (1-4 группы) и колеблется от 75,0% до 55,3%. Содержание мышечных волокон гликолитического типа в мышцах бычков колеблется от 61,2 до 50,0%.

Длиннейшая мышца спины мелкого рогатого скота сформирована преимущественно из волокон окислительного типа, количество волокон гликолитического типа ниже по сравнению с аналогичной мышцей бычков и свиней соответственно на 39,1% и 52,9% .

Соотношение различных типов волокон изменяется также в зависимости от функциональных особенностей мышц. Наибольшее содержание гликолитических мышечных волокон отмечается в мышечной ткани длиннейшей, приводящей и средней ягодичной мышцы бычков. На 5,1-9,2 % ниже содержание волокон того же типа в трехглавой, полуперепончатой, четырехглавой, двуглавой мышцах. Наименьшее содержание гликолитических волокон выявлено в мышечной ткани предостной, полусухожильной, заостной, гребешковой и мышцах шеи, при наибольшем содержании окислительных волокон.

Соотношение волокон различных типов изменяется в зависимости от возраста животных.С увеличением возраста с 2-х до 12-и месяцев в длиннейшей мышце спины овец количество волокон гликолитического типа возрастает на 7,5% при сокращении количества окислительных на 11,1% (табл. 2).

Проведенные исследования позволили установить корреляционную зависимость между средней длиной саркомеров и содержанием гликолитических волокон в мышцах, коэффициент корреляции составил 0,86.

Мышцы, содержащие больший процент мышечных волокон окислительного типа характеризуются более низкой влагосвязывающей способностью.

Проведенные исследования показали, что длина саркомеров оказывает влияние на нежность мяса, коэффициент корреляции между показателем напряжения среза мышц бычков и длиной саркомера составляет 0,79.

Установлено, что все изученные мышцы отличались степенью развития деструктивных изменений в процессе автолиза. Количественная оценка степени деструкции мышечных волокон показала зависимость данного показателя и содержания в мышечной ткани волокон гликолитического типа. Коэффициент корреляции между этими величинами составил 0,87. Наибольшая степень деструкции отмечается в мышечной ткани длиннейшей, средней ягодичной и приводящей мышцы, наименьшая – в мышцах шеи.

Табл.2. Изменения соотношения типов мышечных волокон в длиннейшей мышце спины овец в зависимости от возраста

n - 36

Возраст

месяцы
Диаметр

мышечных волокон, мкм

Соотношение типов мышечных волокон, %

гликолитические

AW
окислительные

BR
промежуточные

AR

M  S

2
14,70,5
14,60,2
57,30,3
28,10,3

4
22,80,4
16,90,5
50,40,4
32,70,2

6
26,50,3
20,90,3
47,10,5
32,00,6

12
28,60,3
22,10,2
46,20,3
31,70,4

Установлена корреляционная зависимость между показателем, характеризующим степень деструкции мышечных волокон и напряжением среза, коэффициент корреляции составляет – 0,81.

Мышцы, содержащие большее количество волокон гликолитического типа, характеризуются большим диаметром. Диаметр мышечных волокон гликолитического типа на 50,2 % больше диаметра окислительных волокон и на 30,2% - промежуточных. Коэффициент корреляции между содержанием гликолитических волокон в мышце и диаметром волокон составляет 0,81.

Диаметр волокон обусловлен также видовой принадлежностью и увеличивается с возрастом животных. Так, увеличение диаметра мышечных волокон длиннейшей мышцы спины овец от 2-х до 12–и месяцев составляет 54,1%.

Определен коэффициент корреляции между средним значением диаметра мышечных волокон в мышце и показателем, характеризующим его нежность (напряжением среза), который составляет 0,93.

Соотношение различных типов мышечных волокон в мышце предопределяет склонность той или иной мышцы к проявлению признаков PSE-мяса. Установлено, что содержание волокон гликолитического типа коррелирует с количеством узлов сверхсокращения, при этом коэффициент корреляции для мышечной ткани крупного рогатого скота составляет 0,71, свиней – 0,75. Таким образом, мышцы, содержащие более высокий процент волокон гликолитического типа, более склонны к проявлению синдрома PSE, к ним можно отнести мышцы 1-2 групп.

Эти данные показывают достаточно тесную зависимость между качественным составом мышечных волокон и свойствами мышечной ткани.

Таким образом, состав и соотношение типов мышечных волокон в мышечной ткани во многом определяют нежность мясного сырья и его функционально-технологические свойства, склонность к проявлению признаков PSE и степень ее выраженности, а также интенсивность и динамику развития автолитических изменений. Аналогичная зависимость является характерной, как для мясного сырья, полученного при убое крупного рогатого скота, так и свиней, в связи с чем, отмеченные морфологические показатели позволяют прогнозировать функциональные свойства основной части сырья, поступающего на переработку, определять наиболее эффективные пути его использования, с учетом морфологических свойств обосновать схемы дифференциальной разделки туш.

Значительное влияние на увеличение неоднородности мясного сырья оказывает изменение экологической обстановки, а также селекционная работа, направленная на выведение новых генотипов животных с улучшенными показателями роста и накоплением большего количества мышечной ткани.

Результаты проведенных микроструктурных исследований свидетельствуют о том, что мясное сырье с величиной рН от 6,8 до 5,2 является крайне неоднородным и с учетом основных технологических показателей (величины рН, ВСС, потерь при термической обработке), а также органолептических показателей мышечная ткань на основе выявленных морфологических различий может быть разделена на 7 групп.

Установлено, что образцы мясного сырья, отнесенного на основании величины рН 6,3-5,8 к NOR-мясу, различаются, как по морфологическим, так и физико-химическим показателям. В связи с чем, из мясного сырья с указанной величиной рН на основании морфологических показателей можно выделить группу мясного сырья со слабо выраженными свойствами PSE, включающую образцы мышц с величиной рН 5,9-5,7, в структуре которых через 1 час после убоя обнаруживаются единичные или множественные различные по протяженности участки сверхсокращения со сближенной поперечной исчерченностью (рис.2). В среднем количество таких волокон в пучке составляет от 20 до 40%.

Влагоудерживающая способность такого мясного сырья на 8,8%-14,1% ниже мяса NOR, в связи с тем, что часть свободных связей миозинового, актинового и, по-видимому, других структурных белков мышечной ткани способных удерживать влагу, идет на образование более уплотненного, чем актомиозиновый, белкового комплекса (полосы и узлы сверхсокращения). Эти участки представляют собой структурное выражение конечной фазы сверхсокращения мышечного волокна.

Неравномерное сокращение мышечных волокон и образование сверхсокращенных участков приводит к дополнительным деструктивным изменениям, связанным с частичным разрывом миофибриллярной субстанции в прилегающих участках, что с учетом повышения проницаемости сарколеммы, оказывает отрицательное влияние на потери влаги при термической обработке.

Коэффициент деструкции волокон в этой группе, характеризующий интенсивность автолитических изменений через 48 ч и на 5 сутки автолиза увеличивается по сравнению с NOR-мясом соответственно на 18 и 7,1%, потери при термической обработке на 4,2-7,5 % выше по сравнению с мясом-NOR.

Более глубокие изменения в структуре мышечной ткани отмечаются в группе мясного сырья с величиной рН 5,6-5,5, которая по морфологическим показателям (длине саркомеров, выраженности поперечной исчерченности и т.д.) в большей степени соответствует мясу с умеренно выраженными свойствами РSE.

В структуре мышечной ткани отмечаются множественные узлы и полосы сверхсокращения, характеризующиеся множественными разрывами не только миофибриллярной субстанции в прилегающих к сокращенным участкам, но и деструкцией самих сокращенных участков и сарколеммы (рис.2). Отмеченные изменения приводят к большим потерям влаги при хранении мясного сырья, его влагоудерживающая способность сокращается по сравнению с мясом-NOR на 21,3-22,5%. Отмеченные изменения охватывают до 40-60% мышечных волокон в пучке, иногда отдельные пучки целиком.



рН 6,3-5,8 рН 5,9-5,7



рН 5,6-5,5 рН 6,8-6,6

Рис. 2 Микроструктура мышечной ткани длиннейшей мышцы спины различных качественных групп. Ув. х 300.


Альтерация мышечной ткани, вызванная физическими факторами, сопровождающаяся образованием узлов сверхсокращения, приводит к необратимой денатурации белков саркоплазмы и выраженному сдвигу реакции среды в кислую сторону.

Проведенные исследования микроструктуры мясного сырья с величиной рН менее 5,4 позволили выделить две группы – с ярко выраженными свойствами PSE и с экстремально выраженными признаками PSE.

Группа мясного сырья с ярко выраженными свойствами PSE (рН 5,4-5,3) характеризуется микроструктурными признаками, свойственными для мяса с пороком PSE.

Установлено, что средний диаметр мышечных волокон длиннейшей мышцы спины с пороком PSE на 7,5% меньше по сравнению со средней величиной диаметра волокон в мышце с нормальным значением рН, порозность мяса возрастает на 6,0% по отношению к величине порозности мяса-NOR, длина саркомеров снижается на 46,4%.

Коэффициент деструкции увеличивается по сравнению с NOR-мясом на тот же срок автолиза (48 ч) в 6,8 раза. Указанные изменения структуры сопровождаются атипичным повышением проницаемости клеточных мембран.

Электронно-микроскопические исследования позволили установить изменения ультраструктуры поверхностных мембран и мембран внутриклеточных органелл (митохондрий, саркоплазматического ретикулума и т.д.) мышечных волокон, свойственные для процесса диспротеиноза, связанного с гипоксией и ферментопатией.

Количество волокон в первичном пучке, в которых обнаруживаются отдельные участки сверхсокращения, составляют 20-30%.

Влагоудерживающая способность мясного сырья по сравнению с NOR-мясом снижается на 25,4-31,9%, потери при термической обработке – на 7,7-13,3%.

Группа мясного сырья с экстремально выраженными свойствами PSE (рН менее 5,2) характеризуется, помимо указанных особенностей, наличием множественных измененных участков мышечных волокон в виде гомогенных, темноокрашенных поперечных полос, в которых отсутствует поперечная и продольная исчерченность. Количество таких волокон в пучках составляет 30-50%.

Образование полос сокращения в мышечной ткани с низким значением рН является дополнительным фактором уменьшения гидрофильности белков. Влагоудерживающая способность снижается по сравнению с мясом-NOR на 27,4-34,1%, потери при термической обработке – на 9,6-14,0%.

Мясное сырье с умеренно выраженными признаками мяса DFD (рН 6,6-6,4), характеризуется наличием в структуре мышечных волокон измененных участков с растянутыми саркомерами длиной до 3,5 мкм. В процессе автолиза (24-48 ч) происходит значительное набухание мышечных волокон, появляется неоднородность их окраски, резко увеличивается длина саркомеров в измененных участках. Деструктивные изменения характеризуются сочетанием поперечных трещин и продольного расщепления миофибрилл. Влагоудерживающая способность мышечной ткани увеличивается по сравнению с мясом-NOR на 4,5-8,9%, потери при термической обработке снижаются на 6,8-11,7%.

Мышцы свиней с ярко выраженными признаками DFD мяса (рН 6,8-6,6 и выше) характеризовались увеличением среднего диаметра мышечных волокон длиннейшей мышцы спины на 14,9% по сравнению с той же мышцей с нормальным значением рН, порозность мышечной ткани снижается в среднем на 3,0%.

Характерной особенностью автолиза мясного сырья данной группы являются локальные нарушения в структуре миофибрилл мышечных волокон, их дезинтеграция с разволокнением миофиламентов, целостность сарколеммы сохранена, что обуславливает низкие потери при термической обработке мясного сырья (на 18-18,9% ниже по сравнению с мясом-NOR.).

Биохимические особенности созревания такого мяса проявляются также характерными изменениями тинкториальных свойств, свойственных поврежденной мышце, выражающихся в неравномерности окраски мышечных волокон (рис.2).

Определенные микроструктурные показатели мышечной ткани позволят прогнозировать и корректировать пороки, свойственные для каждой группы мясного сырья, в процессе его технологической обработки с учетом различий, лежащих в их основе.

С точки зрения современных подходов к повышению производства мясного сырья весьма важным является создание новых пород и породосочетаний животных с улучшенными показателями роста и развития, повышенной стрессустойчивостью, обладающих высокой мясной продуктивностью, хорошими качественными показателями мяса и наиболее благоприятным соотношением мышечной и жировой ткани - так называемых промышленно пригодных типов животных.

Проведенные исследования позволили установить влияние генотипа чистопородных животных – крупной белой, крупной черной, дюрок, ландрас на морфологические показатели, характеризующие мясную продуктивность животных и их взаимосвязь с некоторыми качественными и технологическими показателями.

Установлено, что содержание мышечной ткани в длиннейшей мышце спины чистопородных животных находилось на уровне 78,2-89,9%, а полусухожильной 71,5-84,0%. В сравнительном аспекте более высокое содержание мышечной ткани во всех изученных мышцах имели животные породы дюрок; крупная белая и ландрас по этому показателю занимали промежуточное положение, наименьшее – животные крупной черной породы.

Результаты микроструктурных исследований согласуются с данными, полученными при разделке туш, свидетельствующими о том, что свиньи породы дюрок обеспечивают более высокий выход мышечной ткани, в среднем 55,7%, далее по убывающей идут крупная белая порода (54,2%) и ландрас (53,7%), значительно меньший выход получен от туш свиней крупной черной породы (48,4%).

Среди изученных генотипов свиней количество соединительной ткани в длиннейшей мышце спины колебалось от 4,1% (у свиней породы дюрок) до 10,3% (у животных крупной черной породы). Не установлено различий по абсолютным показателям содержания соединительной ткани между животными крупной белой породы и ландрас.

Наибольшее количество соединительной ткани в полусухожильной мышце отмечали у свиней породы крупной черной породы (10,0%), наименьшее - у породы свиней дюрок (6,5%), остальные породы занимали промежуточное положение.

Установлено, что количество жировой ткани, следующего после мышечной ткани морфологического компонента, определяющего качество мяса, в длиннейшей мышце спины изученных чистопородных свиней варьировало от 6,0% до 11,5%, в полусухожильной мышце – от 10,0 до 18,5%. При этом, наименьшее количество жира в длиннейшей и полусухожильных мышцах отмечено у животных породы дюрок (6,0 и 10,0% соответственно) (табл.3). Жировая ткань в мышцах этой породы свиней характеризовалась тонкими прослойками, располагающимися между пучками первого и второго порядка, сформированными некрупными липоцитами.


Табл. 3. Морфометрические показатели отдельных мышц свиней различных генотипов

n-120


Генотипы

животных
Содержание ткани, % к площади среза
Диаметр

мышечных

волокон,

мкм


Мышечной

соединительной


жировой

длиннейшая спины
полусухо-

жильная

длинней-шая спины

полусухо

жильная
длинней-шая спины
полусухо

жильная
длиннейшая

спины

Чистопородные животные

M + S

КБ
86,5  0,4

80,0  0,2
6,0 0,4
8,0  0,3

7,5 + 0,3
12,0 0,5
46,20,7

КЧ
78,2 0,5
71,5  0,6
10,30,4
10,0 0,5
11,5 +0,3
18,5 0,3
43,5 0,5

Д
89,9  0,2
84,0  0,4
4,1 0,3
6,5 0,2
6,0 +0,5
10,0 0,5
39,71,4

Л
87,4  0,3
80,6  0,3
6,1 0,4
8,1  0,3
6,5 + 0,2
11,3 0,4
48,30,7

Помесные животные

M+S

КБ х КЧ
84,8 0,3
75,0 0,4
7,0 0,4
9,4 0,4
8,2 0,2
15,6 0,3
49,41,4

КБ х Д
89,1 0,3
82,6 0,3
5,3 0,3
7,4 0,3
5,6 0,3
10,0 0,4
48,11,2

КБ х Л
87,9 0,2
81,2 0,3
5,8 0,3
7,90,2
6,3 0,3
10,9 0,3
50,70,8

КБ. х Д х П
90,3 0,3
84,6 0,2
4,7 0,2
5,60,4
5,0 0,4
9,8  0,2
47,10,9



Микроструктурные данные согласуются с результатами, полученными с помощью морфологической разделки туш свиней. Содержание жировой ткани в тушах породы дюрок на 3,9% ниже, чем у крупной белой породы, на 19,8% - чем у свиней крупной черной породы.

Для мышц чистопородных свиней колебание соотношения внутрипучкового и межпучкового жира находилось в небольших пределах. Среди изученных пород наиболее благоприятное соотношение межпучкового и внутрипучкового жира выявлено у свиней породы крупной белой породы (1:1), наименее благоприятное соотношение имели животные породы дюрок и ландрас. Животные породы крупная черная занимали промежуточное положение.

Среди изученных генотипов свиней в длиннейшей мышце спины установлены существенные различия по площади первичного пучка. Наибольшая площадь первичного пучка наблюдалась у животных крупной белой породы –0,58 мм2, затем по убывающей крупная черная порода – 0,47 мм2, ландрас – 0,45 мм2, наименьшая у породы дюрок – 0,28 мм2.

Величина диаметра волокон в мышцах изученных пород свиней колебалась значительно – от 39,7 мкм у животных породы дюрок до 48,3 мкм у свиней породы ландрас.

Наряду со средним диаметром мышечных волокон, важную роль в формировании качества свинины играет соотношение различных типов волокон, определяющих метаболический профиль мышечной ткани. При этом наибольшее количество волокон гликолитического типа отмечено у свиней породы дюрок – 73,8 %, наименьшее у свиней крупной черной породы и ландрас, соответственно 70,3% и 70,2%, промежуточное положение занимала крупная белая порода - 72,1%.

Данные, полученные при исследовании структурно-механических свойств мышечной ткани чистопородных животных подтверждают результаты микроструктурного анализа. Установлено, что наиболее высокое значение пенетрации имела мышечная ткань свиней породы дюрок в среднем 16,9 мм, что свидетельствует о большей нежности ее по сравнению с другими породами. Несколько меньше показатель пенетрации мышечной ткани у свиней крупной белой породы в среднем 16,4 мм и менее нежной была мышечная ткань двух других пород крупной черной (15,8 мм ) и ландрас (15,1 мм).

При исследовании деструктивных изменений мышечных волокон в процессе автолиза установлено, что максимальная степень деструкции (48 ч, 120 ч) отмечена у свиней породы дюрок и крупной белой, затем по убывающей у свиней породы ландрас, затем крупной черной.

Таким образом, по микроструктурным показателям, характеризующим функциональные свойства мясного сырья, преимущество имеют породы крупная черная, ландрас и крупная белая.

Отмеченные морфологические особенности свиней различных генотипов согласуются с данными исследования влагосвязывающей способностью мышечной ткани и потерями при термической обработке.

Проведенные микроструктурные исследования мясного сырья чистопородных животных показали, что порода животных в значительной степени определяет морфологические особенности строения мышц, степень и глубину автолиза, соотношение типов мышечных волокон, устойчивость к воздействию альтерирующих факторов, лежащие в основе потребительских и функциональных свойств мясного сырья, полученного от этих животных. В связи с чем, микроструктурные методы исследования могут быть использованы для определения промышленной пригодности помесных пород новых генотипов.

При сравнении результатов исследований морфологических особенностей мышц чистопородных животных и мышц, полученных от помесных пород, становится очевидно, что скрещивание позволяет получить больший выход мышечной ткани, при меньшем –жировой и соединительной. Содержание мышечной ткани в длиннейшей мышце спины колебалось от 84,8% до 90,3 % , а полусухожильной 75,0%-84,6%.

Наибольшее содержание мышечной ткани отмечено при тройном скрещивании крупной белой с породами дюрок и пьетрен – 90,3%, наименьшее при скрещивании крупной белой и крупной черной (84,8%)

По сравнению с крупной белой породой мышцы всех помесных животных имели более низкий абсолютный показатель содержания соединительной ткани, за исключением помеси крупная белая х крупная черная (табл.3).

Количество жировой ткани помесных пород свиней в длиннейшей мышце спины варьировало от 5,0% до 8,2%, в полусухожильной мышце – от 9,8% до 15,6%. При этом наименьшее ее количество в длиннейшей и полусухожильных мышцах отмечено при тройном скрещивании (соответственно 5,0% и 9,8%).

Необходимо отметить, что помесные породы отличались наиболее благоприятным соотношением межпучкового и внутрипучкового жира, у животных пород крупная белая х дюрок и крупная белая х дюрок х пьетрен - это значение оптимально (1:1).

Установлено увеличение площади первичных пучков мышечных волокон у поместных пород по сравнению с чистопородными, обусловленное либо большим диаметром волокон, формирующих эти пучки или увеличением их количества. Увеличение диаметра мышечных волокон по сравнению с чистопородными характерно для всех поместных пород, но в разной степени - от 6,8% (крупная белая х ландрас) до 10,8% (крупная белая х дюрок). Наиболее значительное увеличение диаметра волокон отмечено у помесей крупная белая х дюрок, увеличение количества волокон в пучках характерно для помеси крупная белая х ландрас и крупная белая х дюрок х пьетрен. Помесные породы отличались от чистопородных более высоким содержанием в мышечных пучках волокон гликолитического типа и увеличением числа, так называемых "гиганских" волокон, представляющих собой участки сверхсокращения волокон. Наибольшее увеличение волокон гликолитического типа отмечено у помесей крупная белая х дюрок, наименьшее - у помесей крупная белая х ландрас и трехпородных помесей.

Отличия реакции на действие физиологических раздражителей и характера ответа на повреждающее воздействие различных типов волокон обусловлено их морфо-функциональными особенностями, обуславливающими в дальнейшем характер развивающихся в них деструктивных изменений.

Вся совокупность представленных данных позволяет утверждать, что увеличение диаметра мышечных волокон и количества волокон гликолитического типа, высокое содержание «гигантских» волокон в мышцах свидетельствует о генетической предрасположенности животных к проявлению порока PSE- мяса.

Как показали проведенные исследования, увеличение диаметра волокон и количества волокон гликолитического типа соотносится с высоким содержанием узлов сверхсокращения, большими потерями при термообработке, более низкой влагосвязывающей способностью.

Сравнительный анализ автолитических изменений мышечной ткани чистопородных и помесных животных показал, что более интенсивно процессы созревания протекают у помесных пород – крупная белая х дюрок, крупная белая х ландрас х пьетрен. Более низкой степенью деструкции характеризуются помеси крупная белая х ландрас, крупная белая х крупная черная.

Результаты исследований структурно-механических свойств показали, что все помесные генотипы по сравнению с чистопородными животными характеризуются более высокими показателями пенетрации мышц. Преимущество по этому показателю отмечено для животных породы крупная белая х дюрок х пьетрен (20,1), несколько меньше у породы крупная белая х ландрас (19,2). Большая нежность мясного сырья помесных пород, по-видимому, наряду с другими факторами связана с меньшим количеством соединительной ткани, оптимальным соотношением жира в мышечной ткани, высоким содержанием мелких волокон в пучках.

С учетом динамики изменения величины рН, морфологических особенностей парной мышечной ткани (наличие узлов и полос сокращения) и изменений в ее структуре в процессе автолиза помесная порода крупная белая х крупная черная соответствуют мясу со слабо выраженными признаками PSE, а порода, полученная скрещиванием крупной белой и дюрок характеризуется значительным образованием узлов и полос сверхсокращения (63,8%), в связи с чем, может быть отнесена к мясу с умеренно выраженными свойствами PSE.

Пониженная влагосвязывающая способность мышечной ткани помесных пород крупная белая х крупная черная, крупная белая х дюрок коррелирует с морфологическими показателями (длиной саркомеров, количеством узлов и полос сверхсокращения, степенью деструкции волокон ), свойственными для группы мясного сырья с признаками PSE.

Приведенные микроструктурные показатели в комплексе с данными биохимических, физико-химических и др. традиционных методов исследования позволяют объективно оценить и обосновать технологическую пригодность вновь создаваемых с помощью биотехнологии генотипов животных, установить и прогнозировать потребительские и функциональные свойства мясного сырья и могут быть использованы для разработки технологических приемов коррекции отмеченных недостатков.

Проблема получения высококачественного мяса охватывает большой круг вопросов, как биологического, так и технологического порядка. Наиболее важным в технологии переработки сырья мясной промышленности оказывающими влияние на качество мяса являются процессы обездвиживания животных перед заколом с последующим обескровливанием.

Наименьшие изменения в структуре мышечной ткани после убоя установлены у животных оглушенных механическим способом (пневматическим пистолетом и путем перерезки кровеносных сосудов шеи - кошерным способом). Механический способ оглушения не вызывает резкого сокращения сократительной субстанции мышечных волокон, в связи с чем, степень нарушения целостности структуры мышечных волокон и их деформация ниже, а сокращение миофибрилл более равномерное. Узлы сокращения составляют не более 4,5%,-- что свидетельствует о соответствии мясного сырья группе NOR-мяса (рис.3).

Отмеченное щадящее воздействие на мышечную ткань в процессе убоя механического способа оглушения оказывает существенное влияние на интенсивность развития автолитических процессов. По микроструктурным показателям степень сокращения мышечных волокон соответствует микрокартине мышечной ткани через 6 часов после обездвиживания при использовании электрооглушения. Стадия развития посмертного сокращения наблюдается в пределах 2 суток. Отмеченные особенности автолиза и морфологические свойства мясного сырья могут быть оптимальными для использования такого мяса при длительном холодильном хранении при условии упаковки под вакуумом.



а ) б)



в) г)

Рис. 3. Микроструктура длиннейшей мышцы спины после обездвиживания:

а, б - электрооглушение (продольный, поперечный срез). Ув. х 300.

в, г - механический способ (продольный, поперечный срез). Ув.х300


В то время как, воздействие электрического тока на мышечную ткань вызывало быстрое наступление посмертного окоченения (18-24 ч) и его разрешение (48 ч), в значительной степени ускоряло развитие автолитических деструктивных процессов. Однако, наличие узлов и полос сверхсокращения (до 29%) в значительной степени снижает гидрофильность мышечной ткани, что отрицательно влияет на функциональные свойства мясного сырья и качественные показатели готового продукта. Использование электрооглушения вызывает у животных глубокий физический стресс, приводящий к увеличению уровня посмертного гликолиза и образованию мяса c пороком PSE. В связи с чем, для оглушения животных с повышенной чувствительностью более желательным было бы использование механических способов обездвиживания с последующей низковольтовой электростимуляцией.

Микроструктурные изменения соединительной ткани в условиях биотехнологических воздействий

Многообразие и уникальность свойств животных белков создали предпосылки для разработки широкого ассортимента ценных продуктов с высокими потребительскими свойствами. В связи с этим значительную роль в получении пищевых продуктов нового поколения играет коллаген соединительной ткани.

Проведенные микроструктурные исследования соединительнотканной фракции (СТФ), обработанной различными методами (механическим, тепловым способом, ферментными препаратами, обладающими выраженным коллагеназным действием, а также одними бактериальными культурами или в сочетании с ферментными препаратами) позволили установить особенности их воздействия на структуру соединительнотканных элементов и выявить динамику их деструкции.

Установлено, что по глубине и характеру морфологических изменений в структуре соединительной ткани в процессе деструкции можно выделить 4 стадии:

1.Стадия набухания пучков коллагеновых волокон, характеризующаяся увеличением объема пучков в результате разрыхления компоновки коллагеновых волокон, составляющих пучок, связанная, в первую очередь, с разрушением белково-полисахаридных комплексов основного вещества;

2.Стадия деструкции коллагеновых волокон, характеризующаяся образованием взаимосвязанной сети, сформированной из коллагеновых фибрилл, разрушением взаимосвязи коллагеновых фибрилл в волокне, лизис ядер и клеток соединительной ткани;

3.Стадия деструкции коллагеновых фибрилл, их фрагментация;

4.Стадия лизиса фрагментированных коллагеновых фибрилл с образованием бесструктурной массы глютина (Рис.4).

Проведенные исследования позволили определить рациональную степень деструкции соединительной ткани при ее использовании для выработки мясных продуктов с различной степенью термической обработки.

Микроструктурные исследования, проведенные в комплексе с физико-химическими, структурно-механическими и органолептическими испытаниями образцов СТФ, после различных биотехнологических воздействий показали,




1 стадия 2 стадия



3 – стадия 4 - стадия

Рис. 4 Микроструктура соединительной ткани на разных стадиях деструкции Ув. х 2000.

что для производства бесструктурных вареных изделий и рубленых полуфабрикатов наиболее приемлемым является использование тех методов обработки, которые не приводят к глубоким деструктивным изменениям волокнистого компонента соединительной ткани, а вызывают лишь разрыхление коллагеновых пучков. К таким методам относятся механическое и тепловое воздействие.

Для бактериальной (L.casei) и ферментативной (папаин, концентрированный куриный пепсин, панкреатин, трипсин, коллагеназа, в том числе препарат микробного происхождения ФПМ-МП) обработки соединительной ткани характерными являются более глубокие изменения в структуре соединительной ткани – разрыхление коллагеновых пучков на отдельные фибриллы, их фрагментация и последующий лизис до образования глютина (в зависимости от концентрации использованного препарата). В связи с чем, ферментативные и бактериальные препараты молочнокислых культур могут быть использованы для выработки крупнокусковых вареных и варено-копченых изделий в сочетании с массированием в процессе посола, в тех концентрациях, которые не вызывают глубоких деструктивных изменений коллагеновых волокон (множественной фрагментации и лизиса коллагеновых фибрилл).

Учитывая выше сказанное, наиболее приемлемым для повышения нежности низкосортного мясного сырья при производстве цельнокусковых мясопродуктов является использование коллагеназы из гепатопанкреаса камчатского краба и коллагенолитического ферментного препарата микробного происхождения ФПМ-МП. Механическое воздействие на мышечную ткань в процессе посола (массирование) с использованием препарата ФПМ-МП (0,1%) не только повышает проницаемость сарколеммы и структур мышечных волокон в отношении посолочных ингредиентов, но и способствует более равномерному распределению рассола. При этом создаются благоприятные условия для более глубоких специфических изменений, обусловленных воздействием ферментного препарата на соединительную ткань. Деструктивные изменения приобретали распространенный характер и выражались резким набуханием и разрыхлением пучков коллагеновых волокон соединительнотканных прослоек, вследствие ослабления межмолекулярных поперечных связей, разволокнением или разобщением более тонких пучков на отдельные фибриллы вследствие деструкции ассоциированных с фибриллами коллагена протеогликанов. Плотные соединительнотканные тяжи превращались во взаимосвязанную между собой сетчатую рыхлую структуру, местами выявлялись фрагментация коллагеновых фибрилл, слияние отдельных пучков и гомогенизация с потерей четко выраженных границ.

Такой уровень деструкции способствовал более глубоким изменениям коллагена в процессе тепловой обработки за меньший период времени. Необходимо отметить изменения в структуре эластических волокон, которые полностью отсутствовали в контрольных образцах. Это в первую очередь – набухание, сокращение и деформация волокон, а затем их фрагментация.

Влияние на мышечную ткань ферментного препарата микробного происхождения в комплексе с механическим воздействием проявлялись в набухании мышечных волокон, ослаблении поперечной исчерченности, дальнейшем увеличении образования в мышечных волокнах поперечных микротрещин или щелевидных пространств, деструкции миозиновых и актиновых миофиламентов и Z-пластинок с образованием в отдельных участках волокон мелкозернистой белковой массы.

Отмеченные изменения мышечной и соединительной ткани соответствуют более высоким органолептическим показателям - нежности и сочности готового продукта.

Влагоудерживающая способность опытных образцов говядины выше контрольных на 10,7%, переваримость белков in vitro увеличилась на 19,9%.

При использовании ферментных препаратов необходимо учитывать воздействие препарата на структуру мышечной ткани Чрезмерное ее разрушение, например, деструкция сарколеммы, множественная фрагментация волокон с распадом миофибрилл до мелкозернистой белковой массы в основной части волокон, приводит к понижению влагосвязывающей способности и ухудшению органолептических показателей продукта.


Интенсификация процессов структурообразования цельномышечных и фаршевых мясных продуктов при использовании различных биотехнологических приемов

Одной из важнейших проблем мясной промышленности до сих пор является создание оптимальной технологии тендеризации мяса. Несмотря на более чем полувековую историю эта задача актуальна и в настоящее время.

Использование неорганических солей кальция (в качестве источника ионов кальция) является экономически оправданным и более предпочтительным по сравнению с применением для мягчения мяса ферментных препаратов.

Проведенные исследования позволили установить, что инкубация парной мышечной ткани в растворе СаС12 оказывает влияние на процессы автолиза мышечной ткани, сокращая сроки послеубойного окоченения мышечных волокон, ускоряя наступление процесса их послеубойного расслабления и углубляя деструкцию миофибрилл в послеубойный период. Введение в мясную систему ионов кальция в количествах, превышающих физиологическую концентрацию, ускоряет кальций-индуцированное расщепление основных структурообразующих белков мышечной ткани – коннектина и небулина, что способствует ускорению процесса тендеризации мяса.

Воздействие на мясную систему хлорида кальция приводило к нарушению структуры Z-линий, являющихся опорным аппаратом саркомеров, их гомогенизации, разрушению или расщеплению. Отмеченные изменения в конечном итоге лежали в основе нарушения целостности волокон и повышении нежности мяса в процессе автолиза.

Установлено, что при введении в мясную систему ионизированного кальция в концентрации равной 5 mM процессы деградации цитоскелетных белков – коннектина и небулина, а также разрыхление и деструкция мышечных волокон наиболее выражены и наблюдаются в более короткие сроки инкубации.

При использовании хлорида кальция с целью ускорения созревания мясного сырья необходимо учитывать метаболический профиль мышц.

Анализ данных, полученных с помощью микроструктурных исследований показал, что влияние хлорида кальция на структуру мышечной ткани в комплексе с хлоридом натрия выявляется в набухании волокон, выходе солерастворимых белков в межволоконные пространства и под сарколемму, ослаблении поперечной исчерченности мышечных волокон, увеличении размеров отдельных щелевидных пространств мышечных волокон вследствие деструкции и лизиса их фибриллярных структур. Глубина деструктивных изменений в мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция в комплексе с хлоридом натрия, выше по сравнению с образцами, обработанными только хлоридом натрия.

Сравнительные микроструктурные исследования парной и охлажденной мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция, показали, что изменения в структуре мышечных волокон, свойственные для воздействия хлорида кальция, в охлажденной мышечной ткани не выражены. В то же время, степень деструкции волокон мышечной ткани, инъецированной хлоридом кальция в парном состоянии в 1,8 раза выше по сравнению с охлажденной на тот же срок созревания (14 суток). В связи с чем, необходимо отметить, что использование хлорида кальция с целью интенсификации процесса созревания, более эффективно для обработки парного мяса по сравнению с охлажденным.

Одним из направлений, позволяющим компенсировать нестабильные свойства мясного сырья с признаками PSE является использование пищевых добавок и ингредиентов.

Анализ данных, полученных с помощью микроструктурных исследований, показал, что различие механизма воздействия на основные белки мышечного волокна фосфатов (смеси щелочных и нейтральных полифосфатов), цитратов кальция, лактата кальция и хлорида кальция обусловлено, в первую очередь, различием их химического строения.

Морфологически воздействие фосфата на мышечную ткань выражалось преимущественно увеличением диаметра мышечных волокон, длины саркомеров и степени их деструкции, по сравнению с контрольными образцами, что, по-видимому, связано с диссоциацией актомиозинового комплекса на актин и миозин, нарушением поперечных связей между филаментами актина и миозина, конформационными изменениями белков (тропонина, тропомиозина и др.) актиновых филаментов.

Проведенные сравнительные исследования позволили установить, что различные виды фосфатов и их смеси значительно отличаются по эффективности воздействия на мышечную ткань. Наименее активно процесс набухания мышечных волокон протекал при использовании фосфата Е451, при этом к 3-им суткам инкубации диаметр волокон увеличился по сравнению с исходным образцом только на 15,2%. Более интенсивно процессы набухания волокон, их деструкция, увеличение длины саркомеров, протекали при инъецировании образцов фосфатом Е450. На 2-е сутки посола увеличение диаметра волокон составило 12,0%, на 3-и –19,4% по сравнению с исходным значением.

Как показали полученные данные различие в эффективности воздействия фосфатов на мышечную ткань обусловлено особенностями ее строения, и в первую очередь соотношением волокон различных типов.

Установлено, что диаметр волокон гликолитического типа увеличивается в большей степени и более интенсивно по сравнению с волокнами окислительного типа при посоле с использованием фосфатов Е450. На 2-е сутки посола диаметр волокон гликолитического типа увеличился на 27,8% по сравнению с исходным, а окислительного типа на 6,3%. В тоже время, в образцах инъецированных фосфатом Е451 увеличение диаметра волокон окислительного типа составило 19,1%.

В связи с особенностями воздействия на волокна разных типов наиболее эффективным является использование смесей различных видов фосфатов. Использование смеси фосфатов приводит к более равномерному набуханию, как волокон гликолитического, так и окислительного типа (табл.4).

В случае комплексного использования в составе рассолов хлорида натрия и фосфатов выраженность и интенсивность развития изменений в структуре волокон резко усиливается. В этом случае изменения в структур


Табл. 4. Микроструктурные показатели мышечной ткани длиннейшей мышцы

спины инъецированных рассолами с использованием различных видов фосфатов

n - 90


Наименование

образцов
Микроструктурные показатели

1 сутки
2 суток
3 суток

Диаметр волокон,

мкм
Длина саркоме-

ров, мкм
Диаметр волокон,

мкм
Длина саркоме-

ров, мкм
Диаметр

волокон,

мкм
Длина

саркоме-

ров, мкм

M ± S

Контроль
31,2±0,5
1,5-1,6
31,3±0,2
1,6-1,7
31,4±0,3
1,8-1,9

Е 450
34,5±0,2
2,0-2,3
39,2±0,3
2,2-2,4
42,8±0,2
2,5-2,7

Е 451
31,9±0,3
1,7-1,9
34,7±0,4
2,0-2,1
37,6±0,2
2,2

Е450 – Е451
39,1±0,2
2,4-2,5
42,5±0,4
2,6-2,8
42,7±0,4
2,7-2,8

Е450-Е451

-Е 452
40,1±0,4
2,4-2,6
42,8±0,2
2,6-2,8
42,9±0,3
2,6-2,8

Контроль-NaCl
32,8±0,2
1,5-1,6
35,1±0,3
1,6-1,7
37,9±0,2
1,9-2,0

Е450- NaCl
35,3±0,3
2,1-2,3
43,8±0,4
2,2-2,4
48,2±0,4
2,5-2,7

Е451 –NaCl
33,4±0,2
1,7-1,9
37,6±0,2
2,0-2,1
41,0±0,2
2,2

Е450- Е451-NaCl
41,5±0,3
2,4-2,6
51,8±0,2
2,6-2,7
52,1±0,2
2,6-2,8

Е450-Е451-Е452-NaCl
45,4±0,5
2,4-2,6
53,7±0,4
2,6-2,8
54,0±0,5
2,7-2,9