Биохимия мышечной ткани

Биохимия мяса

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 ив 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.

Академик А.Н.Бах указывал на то, что только на основе глубокого понимания ферментативных явлений мы можем действительно рационально управлять технологическими процессами и гарантировано получать продукцию высокого качества. Поэтому для инженера –химика 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..). 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 пи-тательных и вкусовых свойств готовой продукции.

 

Биохимия мышечной ткани.

Мышечная ткань составляет более 40% массы тела. Она выполняет важнейшие функции:

- принимает участие в механизме движения тела, в процессе дыхания и переработки пищи(скелетная мускулатура);

-обеспечивает процессы кровообращения, дыхания, передвижение пищевой массы по пищеварительному каналу.

Деятельность мышечной ткани регулируется нейрогуморальной регуляцией и тесно связана с обменом веществ. Для выполнения своих функций мышечная ткань потребляет большую часть энергии, используемой в процессе жизнедеятельности. Химическая энергия органических веществ превращается в механическую работу с помощью специализированного аппарата, состоящего из сложных морфологических образований и последовательно действующих многообразных ферментативных систем.

По питательным и вкусовым качествам мышечная ткань наиболее важный компонент мяса и мясных продуктов.

Характеристика мышечной ткани.

Мышечная ткань – это сочетание мышечных клеток (волокон) с неклеточной структурой, объединенных в единую живую систему, характеризующуюся определенным составом, строением, функциями. По морфологической структуре мышечная ткань бывает:

- гладкая - заостренные с двух концов одноядерные волокна(миоциты), образуют желудочно-кишечный тракт, диафрагму, кровеносные сосуды, матку, мочевой пузырь;

- поперечнополосатая скелетная – волокна многоядерные с поперечной исчерченностью, образуют скелетную мускулатуру, глотку, язык;

- поперечнополосатая сердечная.

Структурные компоненты мышечной ткани:

Сарколемма (плазматическая мембрана)состоит из: 1) внешнего базального слоя, образованного поперечными каллогеновыми волокнами и бесструктурными эластиновыми волокнами;

2) липидной прослойки; 3) внутреннего плазматического слоя.

Миофибриллы – длинные с закругленными концами волокна, многоядерные,покрыты сарколеммой (плазмалемма +соединительнотканный слой). Миофибриллы состоят из чередующихся темных (анизотропные) и светлых (изотропные) полос (дисков). Анизотропные диски состоят из толстых миофиламентов (состоит из миозина). Изотропные диски -из тонких миофиламентов (состоит из актина, тропомиозина и тропонина).

Ядро расположено под оболочкой. Имеет овальную плоскую форму и белково- липидную оболочку. В нем содержится ДНК.

Митохондрии имеют двухслойную мембрану, состоящую из белково- фосфолипидных комплексов в виде перегородок (крист). Они содержат строго фиксированные ферментативные системы.

Рибосомы (саркосомы) Имеют белково-липидную оболочку и РНК. Функция рибосом –синтез белков.

Саркоплазма- неоднородная полужидкая масса,способная к удержанию и выделению ионов кальция.Принимает участие в передаче нервных импульсов от постсинаптической мембраны к миофибриллам.

Химический состав мышечной ткани.

Мышечная ткань имеет сложный химический состав. В нее входит много лабильных веществ, содержание и свойства которых могут изменяться в зависимости от многих факторов, как при жизни, так и после убоя животного. Поэтому химический состав ткани изучают в строго определенных условиях: быстрое извлечение ткани после убоя; быстрое измельчение ткани при охлаждении; обработка при низких температурах; охлаждение.

При исследовании химического состава мышечной ткани,ее освобождают от других тканей; из-мельчают (гомогенизируют); выделяют и разделяют химические компоненты. Разделение чаще всего основывается на избирательной растворимости отдельных веществ в различных растворителях: воде, водно-солевых растворах при различных рН, органических растворителях. Для извлечения липидов,измельченную ткань высушивают.

Химический состав мышечной ткани: вода -70-75%; органические вещества -23-28%; белки - 18-22%, азотистые вещества -1-1,7%, безазотистые вещества -0,7-1,35 %, липиды -2-3%; неорганические вещества - 1-1,5 %; витамины.

Чем моложе животное, тем больше в ткани воды. Чем больше жира, тем меньше воды. Воды свободной до70%, а связанной – 6-15% от массы ткани. После высушивания мышечной ткани сухой остаток составляет около 30%, из них на долю белков –около 80%.

Принципы выделения и разделения белков:

-измельчают мышечную ткань;

-извлекают белки быстро и на холоде, чтобы затормозить действие ферментов на компоненты ткани. Извлекают белки путем последовательной экстракции с помощью различных растворителей.

-для выделения водорастворимых белков саркоплазмы из мышц при низких положительных температурах можно отпрессовать жидкую фазу, получая мышечную плазму – жидкость красноватого или красно-бурого цвета, которую используют для изучения содержащихся в ней белков.

-белки миофибрилл (нерастворимые в воде) извлекают солевыми растворами;

-белки стромы (нерастворимые в солях) извлекают 0,25% раствором гидроксида натрия;

- белки (актин,тропомиозин),связанные с липидами, извлекают путем экстракции 0,62М р-ром хлорида калия и 0,01 М пирофосфатом при рН=6,2;

-для разделения белков используют электрофорез, гельфильтрацию и др.

Белки саркоплазмы:

а) миоген – легко растворяется в воде, содержится в отпрессованном мышечном соке; из водного экстракта выделяют высаливанием (сернокислым аммонием). В нем содержатся все необходимые аминокислоты.

б) миоглобин (миохром) – растворим в воде, окрашивает мышцы в красный цвет. Схож с гемоглобином, отличается спектром поглощения. Белок легко соединяется с различными газами. После убоя животного миоглобин поверхностного слоя превращается в оксимиоглобин (светло-красного цвета), а при длительном хранении мяса оксимиоглобин превращается в метмиоглобин (коричневый оттенок).

в) глобулин Х - растворяется в 0,006М р-ре хлорида калия. Можно выделить добавив метанол или гидросульфат аммония, роль его не ясна.

г) миоальбумин - выделяют путем осаждения ацетоном или гидросульфатом аммония.

Белки миофибрилл:

а) миозин – извлечь сложно, извлекают 0,6 М р-ром хлорида калия в фосфатном буфере при рН 6,5; в виде кристаллов. В дистиллированной воде кристаллы набухают образуя прозрачный гель. Молекула имеет 4 субъединицы, которые образуют четвертичную структуру.

б) актин – извлекают 0,1 М р-ром борной кислоты и 2 М р-ром хлорида калия (4:1). Актин может быть глобулярный и фибриллярный, извлекают 0,1 М р-ром хлорида калия и хлорида магния.

в) актомиозин –сложный комплекс состоящий из 2 белков миозина и актина, нерастворим в воде.

г) тропомиозин –растворим в воде, но из мышечной ткани извлекается только солевым раствором.

Белки ядра: кислый белок, остаточный белок, нуклеопротеиды ДНК.

Белки сарколеммы: к оллаген, эластин, муцин, нейрокератины, липопротеиды.

Небелковые компоненты:

-липиды:1) фосфолипиды-пластический материал

2)остальные (глицерофосфаты, стероиды) - резервный энергетический материал.

Содержание липидов зависит от состояния, возраста, вида, пола, условий содержания и кормления.

- углеводы: Гликоген - сильно разветвленный полисахарид, является важнейшим энергетическим материалом. В свежих мышцах убойных животных гликогена 0,3-0,9 % (до 2%),глюкозы 0,05%. В мышцах уставшего и голодного животного гликогена мало.

- азотистые экстрактивные вещества: а) из азотистых веществ в экстракт легко переходят карнозин, ансерин, карнитин, креатин, АТФ, которые при жизни животного выполняли специфические функции в процессе обмена веществ и энергии.

б) пуриновые основания, свободные аминокислоты и др. –представляют собой промежуточные продукты обмена.

в) мочевина,мочевая кислота и соли аммония – конечные продукты обмена.

После убоя животного азотистые экстрактивные вещества и продукты их превращения участвуют в создании специфического вкуса и аромата.

- органические фосфаты:. АТФ превращается в АДФ,а затем в АМФ; гуанозин ГТФ превращается в ГДФ,затем в ГМФ и т.д. После убоя органические фосфаты распадаются и их количество уменьшается,а увеличивается количество простых азотистых продуктов и неорганических фосфатов.

- минеральные вещества: Mg⁺² – в небольших количествах активизирует АТФ-азу, а в больших – ингибирует; Са⁺² –уменьшает проницаемость мембран;Си ⁺² – активизирует некоторые ферменты. После убоя животного меняется характер связывания неорганических ионов белками мышечной ткани и другими органическими соединениями, в значительной мере они освобождаются от такой связи. Кроме того,в результате ферментативного распада компонентов происходит накопление неорганических ионов.