При переработке сельскохозяйственных животных и птицы получают сырье для производства продукции пищевого, технического, кормового и ме­дицинского назначения. Наибольший удельный вес занимает пищевое сырье. Выход и качество продуктов убоя зависят от многих факторов: вида живот­ного, породы, возраста, условий кормления и содержания, предубойной под­готовки, технологии переработки и др.

Под мясом понимают туши и их части, получаемые при убое скота; в состав мяса входят мышечная, жировая, костная, соединительная ткани и кровь. Тканью называют группу клеток, одинаковых по морфологическому строению, выполняющих специальную функцию и объединенных межкле­точным веществом. Строение, состав и свойства тканей различны. Свойства и количественное соотношение тканей определяют качество мяса.

Пищевая ценность мяса и мясопродуктов зависит от содержания бел­ков, жиров, углеводов, экстрактивных веществ, витаминов, макро- и микро­элементов, а также набора и содержания в белковых веществах незаменимых аминокислот, а в жире - непредельных жирных кислот.

Соотношение мышечной, жировой, соединительной и костной тканей широко варьирует не только в различных видах мяса, но и в пределах од­ного вида. Химический состав мяса весьма сложен и в целом характеризует­ся составом основных тканей.

Мышечная ткань. Строение мышечной ткани. В животном организме мышечная ткань занимает по массе первое место; так, на ее долю приходится свыше 40 % массы животного. Мышечная ткань участвует в кровообраще­нии, дыхании и других важных физиологических функциях.

По морфологическому строению различают два типа мышечной ткани: поперечнополосатую к гладкую. К поперечнополосатым мышцам от­носится скелетная мускулатура; гладкие мышцы находятся в стенках пище­варительного тракта, диафрагмы, кровеносных сосудов. По питательным и вкусовым достоинствам поперечнополосатая скелетная мускулатура - наи­более важный компонент мяса и мясопродуктов.

Мышечная ткань состоит из сложных вытянутых клеток - мышечных волокон (рис. 5).

Между мышечными волокнами находятся тонкие прослойки межкле­точного вещества, состоящего из волокон соединительной ткани - волоконец и бесструктурного желеобразного вещества. Мышечные волокна соединены в пучки, образующие отдельные мускулы (рис. 6).

Мускулы покрыты плотными пленками из соединительной ткани - фасциями. Между пучками и волокнами проходят и разветвляются сосуды и нервы.

Мышечное волокно преобладает в мышечной ткани. Длина его клеток может достигать 15 см. Поверхность мышечного волокна покрыта эластич­ной оболочкой - сарколеммой. Большую часть объема мышечных клеток (60 - 65 %) занимают миофибриллы - длинные тонкие нити, собранные в пучки и расположенные параллельно оси волокна. Миофибриллы поперечнополоса­той мускулатуры состоят из чередующихся темных и светлых участков (дис­ков). Оптическая неоднородность дисков обусловливается их различным строением и белковым составом. Диски разных миофибрилл расположе­ны в строгом порядке (темные— против темных, светлые — против свет­лых), что в целом, придает волокну поперечную исчерченность.

Химический состав мышечной ткани. В мышечной ткани содержатся (в %): вода - 70 - 75, белки - 18 -22, липиды - 2-3, азотистые экстрактивные вещества - 1- 1,7, безазотистые экстрактивные вещества - 0,7 - 1,35, неорганические соли - 1 - 1,5, углеводы - 0,5 - 3, а также ферменты и витами­ны.

Белки. На долю белковых веществ приходится 60 - 80 % сухого остатка, или 18 - 22 % массы мышечной ткани. Из белков мышечной ткани построены структурные компоненты клеток (саркоплазма, сарколемма, миофибриллы, органеллы) и межклеточные вещества.

Белки мышечной ткани делятся на растворимые в воде (белки сарко­плазмы), растворимые в солевых растворах (белки миофибрилл) и нераство­римые в водно-солевых растворах (так называемые белки стромы, входящие в состав сарколеммы и внутримышечной соединительной ткани, а также белки ядер).

Белки саркоплазмы составляют 20 - 25 % мышечных белков. К ним от­носятся миоген, миоальбумин, глобулин X и миоглобин. За исключением миоглобина, это сложные смеси белковых веществ со схожими физико­химическими и биологическими свойствами. По растворимости и высали- ваемости миоген довольно близок к альбуминам, а миоальбумин - типичный альбумин. Глобулин X является псевдоглобулином, так как он растворяется при незначительной концентрации солей, и небольшого количества неорга­нических солей (1 - 1,5%); в самой мышечной ткани их достаточно, чтобы при извлечении водой глобулин X перешел в раствор. Миоглобин также во­дорастворимый белок. Таким образом, белки саркоплазмы в основном во­дорастворимые.

Миоген, миоальбумин и глобулин X относятся к простым белкам. Эти белки полноценные и хорошо усваиваются. Изоэлектрическая точка миоге- новой фракции соответствует рН 6,0—6,7, миоальбумина - 3 - 3,5, глобу­лина X - 5,2.

Миоглобин легко соединяется с некоторыми газами (О₂, СО, NO и др.), при этом валентность железа не изменяется и образуются производные миоглобина: оксимиоглобин (МЬО₂) ало-красного цвета, карбоксимиоглобин (МЬСО) вишнево-красного цвета и нитрозомиоглобин (MbNO) красного цве­та. При действии сильных окислителей (кислорода, пероксида водорода и др.) железо гема теряет один электрон и переходит в трехвалентное состоя­ние. Вследствие такого окисления миоглобин переходит в метмиоглобин (ММЬ) коричневого цвета. Метмиоглобин может быть восстановлен в миог­лобин только под действием сильных восстановителей, например, аскорби­новой кислоты. При взаимодействии с сероводородом, в присутствии кисло­рода образуется сульфомиоглобин — пигмент зеленого цвета. Поваренная соль ускоряет процесс, поэтому при посоле мышечная ткань теряет естест­венную окраску и приобретает серо-коричневую с различными оттенками.

Несмотря на небольшое содержание в мышцах (около 1 % белков), ми­оглобин играет важную роль: он участвует в передаче кислорода, поставляе­мого кровью, клеткам мышечной ткани. Миоглобин — полноценный белок; его изоэлектрическая точка соответствует рН 7,0.

Белки миофибрилл - миозин, актин, актомиозин, тропомиозин и др. - составляют около 80% мышечных белков. Они участвуют в сокращении мышц.

На долю миозина приходится около 40 % белков мышечной ткани; он относится к фибриллярным белкам, имеет вытянутую форму. Изоэлектриче­ская точка миозина соответствует рН 5,4. Большое количество полярных групп и фибриллярная форма молекул обусловливают значительную гидра­тацию миозина (способность удерживать большое количество воды). Моле­кулы миозина легко соединяются между собой и с другими белками, в част­ности, с актином они образуют соединение актомиозин. Миозин — полно­ценный белок, он хорошо усваивается.

Актин составляет 12 - 15 % мышечных белков. Существуют две формы актина: глобулярная (Г-актин) и фибриллярная (Ф-актин), переходящие одна в другую. Их физико-химические свойства резко различаются.

Актомиозин - комплексный белок. При его образовании молекулы мио­зина прикрепляются головками к бусинкам актина через Н-группы миозина и ОН-группы актина. Актомиозин нерастворим в воде, его раствор отличается высокой вязкостью, которая зависит от соотношения актина и миозина: чем больше содержится актина, тем выше вязкость.

На долю тропомиозина приходится 10 - 12% белков миофибрилл, или 2,5 % белков мышц. Он растворим в воде, но из мышечной ткани водой не извлекается, что свидетельствует о его связи с нерастворимыми в воде белками миофибрилл. Тропомиозин взаимодействует с Ф-актином и участвует в сокращении мышц. Тропомиозин - белок неполноценный, так как не содер­жит триптофана. Его изоэлектрическая точка соответствует рН 5,1.

В миофибриллах обнаружены тропонин, актинин и другие белки, кото­рые также относятся к сократительным.

Белки стромы входят в состав сарколеммы и рыхлой соединительной ткани, объединяющей мышечные волокна в пучки и белки ядер. Эти белки не растворяются в водно-солевых растворах. К ним относятся белки соедини­тельной ткани: склеропротеины - коллаген, эластин и ретикулин, и гликопро­теиды - муцины и мукоиды. Последние представляют собой слизистые белки, выполняющие защитные функции и облегчающие скольжение мышечных пучков. Эти белки извлекают щелочными растворами.

Липиды. Липиды мышечной ткани представлены жирами и фосфоли­пидами, а стериды - свободным и связанным холестерином. Липиды, входя­щие в состав мышечной ткани, выполняют несколько функций. Часть их, в основном фосфолипиды, представляют собой пластический материал, они являются компонентами митохондрий, миофибрилл и клеточных мембран. Другие липиды выполняют роль резервного энергетического материала. Та­кие липиды, главным образом, жиры, содержатся в саркоплазме мышечного волокна в виде мельчайших капелек, что придает ей мутный вид. В большом количестве липиды содержатся в межклеточном пространстве, между пучка­ми мышц в прослойках соединительной ткани. Содержание липидов и их компонентов в мышечной ткани колеблется в широких пределах и зависит от упитанности, вида, возраста, пола животного и других факторов.

Углеводы. Количество углеводов в мышечной ткани сравнительно не­велико. Они представлены главным образом гликогеном (животным крахма­лом) и глюкозой. Содержание гликогена в мышцах зависит от упитанности животного: в мышцах плохо откормленных, истощенных, голодных и боль­ных животных его в 2-3 раза меньше, чем в мышцах животных, находящихся в нормальном физиологическом состоянии. Кроме того, в усиленно рабо­тающих мышцах гликогена почти в 1,5 раза больше, чем в малоработающих. В мышцах животных сразу после убоя содержится 0,3 - 0,9 % (иногда до 2 %) гликогена и 0,5% глюкозы.

Минеральные вещества. В мышечной ткани присутствуют мине­ральные вещества. Содержание их в мышечной ткани крупного рогато­го скота приведено ниже (в %).

По сравнению с другими микроэлементами особенно много в мышеч­ной ткани калия и фосфора. Значительная доля калия и кальция связана с белками. Взаимодействие калия, магния и кальция с актином, миозином и АТФ имеет важное значение в процессах сокращения и расслабления миофибрилл.

Витамины. В мышечной ткани имеются почти все водорастворимые витамины, но, практически, отсутствует витамин С. В липидной части мышц содержится небольшое количество витаминов А (2 · 10^-4 %) и D (10"⁶ %). Ко­личество витаминов зависит от вида животных и их состояния.

Экстрактивные вещества. При обработке водой из мышечной ткани экстрагируется ряд органических веществ (помимо белков и липидов). Их называют экстрактивными.

Различают азотистые и безазотистые экстрактивные вещества. К без­азотистым экстрактивным веществам относятся углеводы, продукты их об­мена, а также витамины и органические фосфаты. Продуктами обмена угле­водов являются глюкоза, мальтоза и органические кислоты (молочная, пиро­виноградная, янтарная и др.). Наибольшее количество приходится на долю молочной кислоты.

Азотсодержащие экстрактивные вещества - это вещества, содержащие азот, но не относящиеся к белкам. Среди них конечные продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, аммонийные соли) и промежуточные (пуриновые основания, аминокислоты и др.). В мышечной ткани также при­сутствуют азотсодержащие вещества, которые при жизни животного выпол­няют специфические функции в процессе обмена веществ и энергии.

После убоя животного экстрактивные вещества и продукты их превра­щений участвуют в создании специфического вкуса и запаха мяса.

Соединительная ткань. К этой группе тканей относятся собственно со­единительная ткань (рыхлая и плотная), хрящевая и костная. Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани.

Соединительная ткань встречается во всех органах животного, она вы­полняет опорную, связующую, питательную и защитную функции. Это один из главнейших элементов мяса и мясопродуктов. Как сырье, её используют в колбасном, кулинарном, желатиновом, клееварочном и других производст­вах. Соединительная ткань составляет, в среднем, 16% массы мясной туши большинства домашних животных.

Строение соединительной ткани. Соединительная ткань включает клетки и межклеточное вещество, причем, для нее характерны сильно разви­тое межклеточное вещество и относительно небольшое число клеток. Меж­клеточное вещество состоит из однородного аморфного основного вещества и тончайших волоконец. В зависимости от вида соединительной ткани, ос­новное вещество может быть полужидкое, слизеподобное. В результате хи­мических изменений, основное вещество уплотняется, сохраняя некоторую эластичность, и превращается в хрящевую ткань. Дальнейшее уплотнение основного вещества, в результате накопления минеральных солей, приводит к образованию прочной костной ткани.

Виды соединительной ткани. В зависимости от соотношения основно­го вещества и волокон различают рыхлую и плотную соединительную ткани. Рыхлая соединительная ткань широко входит в состав всех органов: она вы­стилает кровеносные сосуды, прослаивает все органы и ткани, заполняет промежутки между органами, мускулами, из нее состоит подкожная клетчат­ка. Рыхлая соединительная ткань выполняет питательную и защитную функ­ции. В ней проходят кровеносные сосуды, и она защищает от проникновения во внутреннюю среду микроорганизмов. В межклеточном веществе рыхлой соединительной ткани преобладает аморфное вещество, волоконец сравни­тельно мало и они расположены в различных направлениях. В состав рыхлой соединительной ткани входят коллагеновые, ретикулиновые и эластиновые волокна (рис. 7). В основном веществе присутствуют мукополисахариды, прочно связанные с белками.

Плотная соединительная ткань входит в состав сухожилий (неэластич­ные, негибкие тяжи, прикрепляющие мышцы к костям), связок (соединяют между собой кости), фасций и кожи. Плотная ткань выполняет опорную и механическую функции. В межклеточном веществе плотной соединительной ткани мало основного вещества и много волокон (рис. 8).

Волоконца могут располагаться параллельно друг другу (в сухожили­ях) или в виде толстых пучков, которые переплетаются и образуют сетку (в дерме кожи). В этих тканях так много волокнистого материала, что клетки оказываются сильно зажатыми между волокнами. В зависимости от строения и функций в различных образованиях из плотной соединительной ткани ко­личественное соотношение основных химических веществ различно. Так, в сухожилиях, фасциях и дерме кожи высокое содержание коллагена (31 - 33%), а в выйной (затылочной) связке быка коллагена всего 7,5 %, зато со­держание эластина 31,7 %.

Различают три вида волоконец: коллагеновые, эластиновые и ретику­линовые.

Химический состав соединительной ткани. Состав отдельных видов соединительной ткани, примерно, одинаков; в нее входят вода, белки, липи­ды, минеральные вещества, мукополисахариды, экстрактивные вещества, гликоген и витамины. Количественное соотношение этих веществ в отдель­ных видах соединительной ткани различно, например, в костной ткани осо­бенно много минеральных веществ, в хрящевой - мукополисахаридов, в плотной соединительной ткани (например, сухожилиях) - коллагена и т. д.

Белковые вещества. Наиболее характерны для соединительной ткани любого вида структурные белки, или склеропротеины (коллаген, эластин, ре­тикулин), входящие в состав волоконец. В состав основного вещества соеди­нительной ткани входят белки мукопротеиды. В небольших количествах в составе основного вещества и клеток имеются белки типа альбуминов и гло­булинов, нуклеопротеиды и некоторые другие.

Коллаген - наиболее распространенный белок. Его количество в орга­низме достигает 1/3 всех белков. Ниже дано содержание коллагена в различных тканях (в % массы сырой ткани).

Аминокислотный состав коллагена характеризуется тем, что в нем очень мало тирозина и метионина и нет триптофана и цистеина, поэтому коллаген - неполноценный белок. Отличительной особенностью коллагена является то, что почти / всех аминокислотных остатков представлена глици­ном, / - пролином и оксипролином.

Нативный коллаген устойчив к воздействию различных веществ; он нерастворим в воде, органических растворителях, на него, в очень слабой степени, воздействуют кислоты, щелочи и протеолитические ферменты (пеп­син и трипсин). Выполняя в теле животного механические функции, коллаген - один из наиболее механически прочных белков. Нерастворимость и устой­чивость объясняются наличием поперечных связей в молекуле коллагена (рис. 9).

Нерастворимость и устойчивость коллагена зависят от вида и возраста животного, а также от ткани, в которой он содержится. С увеличением воз­растаживотного количество поперечных связей в коллагене возрастает и его устойчивость повышается. Он может сильно набухать, при этом его масса увеличивается в 1,5 - 2 раза. По набухаемости коллаген уступает только мио­зину.

Изоэлектрическая точка коллагена шкуры животных разного возраста неодинакова: для коллагена шкуры теленка она соответствует рН 6,36, шку­ры крупного рогатого скота - 7,0.

При длительном нагревании с водой коллаген расщепляется. Вследст­вие теплового воздействия происходят его денатурация и частичный гидро­литический распад по месту пептидных связей с образованием высоко- и низкомолекулярных продуктов. В зависимости от преобладания высоко- или низкомолекулярных продуктов распада, получается либо желатин, либо клей.

Эластин, как и коллаген, относится к склеропротеинам, но он значи­тельно устойчивее коллагена. Этот белок не растворяется в холодной и горя­чей воде, растворах солей, разбавленных кислотах и щелочах; даже крепкая серная кислота на него слабо воздействует. В эластине, как и в коллагене, присутствует оксипролин (хотя его в 10 раз меньше), много глицина и пролина, но отсутствуют триптофан и метионин. Этот белок также неполноцен­ный. В состав эластина входят мукополисахариды. Эластин плохо усваивает­ся, почти не переваривается под действием трипсина и медленно - под дейст­вием пепсина, но гидролизуется ферментом поджелудочной железы эластазой. В отличие от коллагена, эластин слабо набухает, при нагревании не об­разует желатина. Эластин входит в состав эластиновых волокон. Эти волокна очень эластичны, их длина при растяжении может увеличиваться вдвое. Эла- стиновые волокна желтого цвета, они могут быть разветвлены или соединены между собой.

Ретикулин также характеризуется высоким содержанием пролина и ок- сипролина. В нем содержится до 4,5% углеводов. Ретикулин — неполноцен­ный белок; он плохо усваивается, почти не набухает в воде, не растворяется в течение многих часов в крепких растворах кислот и щелочей. Ретикулин вхо­дит в состав тонких ретикулиновых волокон, которые в присутствии сульфи­та натрия частично разрушаются.

Мукополисахариды. В соединительной ткани широко представлены различные гетерополисахариды. Они выполняют роль цементирующего межклеточного компонента, входят в состав коллагена, эластина, ретикулина, муцинов и мукоидов, а также встречаются в свободном виде.

В разных видах соединительной ткани содержатся различные мукопо­лисахариды и их смеси. Наиболее распространены мукополисахариды в тка­нях животных — гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты.

Хрящевая ткань. Хрящевая ткань является одним из компонентов ске­лета. Она выполняет опорную и механическую функции. Хрящ тверд, но об­ладает упругостью. Межклеточное вещество хрящевой ткани сильно развито и включает большое количество плотного основного вещества и волоконец. Хрящевые клетки располагаются поодиночке или группами (рис. 10). В зави­симости от выполняемой функции, строение хрящей различное.

Различают хрящи гиалиновый, волокнистый и эластический.

Гиалиновый, или стекловидный, хрящ полупрозрачен, имеет голубова­тый оттенок. Встречается на суставных поверхностях костей, кончиках ре­бер, в носовой перегородке, трахее. В межклеточном веществе гиалинового хряща с возрастом откладываются соли кальция.

Эластический хрящ кремоватого цвета, не такой прозрачный, как гиа­линовый. Он входит в состав ушной раковины, гортани. В межклеточном веществе эластического хряща преобладают эластиновые волокна. Эластиче­ский хрящ никогда не пропитывается известью.

Волокнистый хрящ встречается в месте перехода сухожилий в гиали­новый хрящ. В межклеточном веществе волокнистого хряща содержатся коллагеновые волоконца, объединенные в параллельные пучки.

Для хрящевой ткани характерно высокое содержание мукопротеида- хондромукоида и мукополисахарида - хондроитинсерной кислоты в основ­ном межклеточном веществе. Содержание хондроитинсульфата в сухом ос­татке хрящевой ткани доходит до 40%. Важным свойством хондроитинсер- ной кислоты является ее способность образовывать солеобразные соединения с различными белками: коллагеном, альбумином и др. По видимому, этим объясняется «цементирующая» роль мукополисахаридов в хрящевой ткани. Хондроитинсульфат, преимущественно, встречается в гиалиновом хряще.

Значительное содержание мукополисахаридов и мукопротеидов в хря­ще затрудняет его переработку при получении желатина. Мукополисахариды и мукопротеиды не коагулируют при кипячении, поэтому, в случае неполно­го удаления из ткани, они могут перейти в раствор вместе с желатином. На­личие их в растворе уменьшает его вязкость и снижает прочность студня. Поэтому из хрящей трудно получить желатин и клей высокого качества.

Костная ткань. В состав костной ткани входят костные клетки - ос- теоциты и сильно развитое межклеточное вещество, состоящее из основного (аморфного) вещества и большого количества коллагеновых волоконец (рис. 11).

Коллагеновые волоконца представляют собой пучки фибрилл. Внутри фибрилл в промежутках между молекулами коллагена и на поверхности фибрилл находятся кристаллы минеральных солей, которые водородными связями и ионными силами прочно соединены с фибриллами. Мукопротеид оссеомукоид и мукополисахариды основного вещества костной ткани склеи­вают фибриллы между собой и заполняют свободное пространство между ними. Такое скрепление органической основы с минеральной частью обу­словливает исключительную твердость и упругость костной ткани.

При обработке костной ткани кислотами (соляной, фосфорной и др.) минеральные вещества растворяются. Деминерализованная органическая часть костной ткани становится гибкой, мягкой, она называется оссеином. Он построен, в основном, из белковых веществ; 93 % его составляет коллаген, кроме коллагена в оссеин входят оссеомукоид, альбумины, глобулины и дру­гие белки. Из органических соединений в составе костной ткани в неболь­шом количестве присутствуют липиды, в частности лецитин, соли ли­монной кислоты и пр.

Если кость прокалить, то она лишается органической основы. Остав­шаяся минеральная часть сохраняет форму кости, но становится хрупкой и при растирании легко превращается в порошок. Большое количество мине­ральных веществ (около ½ массы ткани) — характерная особенность костной ткани. Минеральные вещества представлены, главным образом, фосфатами кальция, которые откладываются в виде кристаллов гидроксиапатита. Кроме фосфатов кальция в кости содержится значительное количество карбоната кальция, небольшое количество фосфата магния, фторида и хлорида кальция, железа, натрия, калия и многие микроэлементы.

С увеличением возраста животных, наряду с повышением общего ко­личества минеральных веществ в костной ткани, возрастает содержание кар­бонатов и уменьшается количество фосфатов. В результате такого изменения кости утрачивают упругость и становятся хрупкими. Изменение свойств кос­ти может быть связано и с недостаточным поступлением определенных со­лей. Например, скот при жомовом откорме страдает от недостатка кальция и при электрооглушении животных происходит раздробление позвоночника и тазовых костей. Применение тока высокой частоты для оглушения по­зволяет уменьшить число переломов до минимума.

Кости убойных животных составляют до 20 % массы крупного и мел­кого рогатого скота. Их используют для пищевых целей, получения жира, со­держащегося особенно в большом количестве в костном мозге, желатина, клея и костной муки.

Жировая ткань. Жировая ткань является разновидностью рыхлой со­единительной ткани. В ее клетках содержится значительное количество жи­ра, они очень увеличены в размерах. В состав клеток жировой ткани входят обычные для всех клеток структурные элементы, но их центральная часть за­полнена жировой каплей, а протоплазма и ядра оттеснены к периферии. Во­локонца межклеточного вещества развиты слабо (рис. 12). Наиболее развита жировая ткань у животных под кожей (подкожная клетчатка, особенно силь­но выражена у свиней), в брюшной полости (сальник, брыжжейка, околопо­чечная область), между мышцами и в других местах.

Жировая ткань выполняет, в основном, запасную функцию, где накап­ливается питательный материал, механические функции (защищает внутрен­ние органы от ударов и сотрясений), а также предохраняет организм от пере­охлаждения, так как плохо проводит теплоту. Жировую ткань применяют, как сырье для изготовления пищевых продуктов (шпик, колбасы) и для полу­чения топленых жиров пищевого и технического назначения.

Основной частью жировой ткани являются жиры, составляющие ино­гда до 98% ее массы. В отличие от других тканей, в жировой ткани мало во­ды и белков. В небольших количествах в ней присутствуют липоиды, вита­мины, пигменты и другие органические и минеральные вещества. Количе­ство химических соединений в жировой ткани значительно колеблется, в за­висимости от вида, породы, возраста, пола и упитанности животного, а также от анатомического расположения ткани.

Физико-химические свойства мяса и мясопродуктов

Водосвязывающая способность. Водосвязывающая способность мяса определяет его свойства на различных стадиях технологической обработки и влияет на водоудерживающую способность готовых мясопродуктов, их каче­ство и выход. Поскольку преобладающими компонентами мяса являются мышечная и соединительная ткани, их водосвязывающая способность имеет наибольшее значение.

Водосвязывающая способность мяса зависит, в основном, от состояния белков; жиры лишь в незначительной степени удерживают влагу. Основная часть воды (около 90%) содержится в волокнах мышечной ткани, причем в миофибриллах ее больше, в саркоплазме меньше, поэтому водосвязывающая способность мышечной ткани, в первую очередь, определяется свойствами и состоянием белков миофибрилл (актина, миозина и актомиозина). В соеди­нительной ткани воды меньше, она связана, главным образом, с коллагеном.

Форма и прочность связи воды (влаги) с мясом различны. Существует адсорбционная, осмотическая и капиллярная влага.

Адсорбционная влага - наиболее прочно связанная часть воды, которая удерживается за счет сил адсорбции, главным образом, белками. Водосвязы­вающая способность белков тем выше, чем больше интервал между рН среды и изоэлектрической точкой. Так, если животное перед убоем было подверг­нуто стрессу, то автолитические и гликолитические процессы в мясе живот­ных усиливаются, а рН резко сдвигается в кислую сторону, т.е. приближается к изоэлектрической точке - такое мясо теряет много сока, а также обладает пониженной гидратацией. Туша становится особенно водянистой при рН 5,2­5,5. Число групп, фиксирующих влагу за счет сил адсорбции, зависит от взаимодействия белков, так как при этом происходят взаимная блокировка групп и уменьшение адсорбции. Такое взаимодействие происходит, напри­мер, в процессе развития посмертного окоченения, что связано с образовани­ем актомиозина из актина и миозина.

Осмотическая влага удерживается в неразрушенных клетках за счет разности осмотического давления по обе стороны клеточных оболочек (по­лупроницаемых мембран) и внутриклеточных мембран. В межклеточных пространствах, как и в тканях с неклеточной структурой, роль полупрони­цаемой перегородки выполняет каркас белковых гелей, в ячейках которого удерживается вода. Кроме того, более высокий градиент осмотического дав­ления и увеличение количества осмотически связанной воды, возникают в результате концентрирования ионов электролитов вблизи полярных групп белка.

Осмотическая влага удерживается в мясе тем больше, чем меньше раз­рушение полупроницаемых мембран или структурных образований, выпол­няющих их роль. Она частично выходит из мяса при погружении его в раствор с более высоким осмотическим давлением (посол) и при тепловой дена­турации белков. Количество осмотической влаги влияет на упругость тка­ней.

Капиллярная влага заполняет поры и капилляры мяса и фарша. Ее ко­личество зависит от степени капиллярности материала. В мясе роль капилля­ров выполняют кровеносные и лимфатические сосуды. Капиллярная влага влияет на объем и сочность продукта: чем выше капиллярное давление, тем прочнее капиллярная влага связана с материалом. Капиллярное давление, в свою очередь, определяется размером капилляров: чем меньше диаметр ка­пилляра (микрокапилляра), тем оно выше и тем прочнее удерживается вода.

Даже при одинаковой форме связи влаги, ее прочность и влияние на свойства тканей неодинаковы. В технологической практике влагу по форме ее связи с мясом упрощенно делят на прочносвязанную, слабосвязанную полезную и слабосвязанную избыточную. Прочносвязанная влага - это, в ос­новном, адсорбционная, а также влага микрокапилляров и часть осмотиче­ской влаги. Слабосвязанная полезная влага размягчает (пластифицирует) продукт, создавая благоприятную консистенцию и способствует усвоению пищи. Слабосвязанная избыточная влага может отделяться в процессе техно­логической обработки в виде бульона при варке колбас или при разморажи­вании.

При изготовлении колбас прочносвязанная влага должна составлять примерно 1/3 всей жидкости. В случае изготовления колбасы из длительно хранившегося мороженого мяса, часть влаги оказывается в виде слабосвязан­ной избыточной и консистенция продукта хуже, происходит отделение буль­она и уменьшается выход продукта. Если прочносвязанной влаги более 1/3, то продукт получается чрезвычайно твердым.

Чем больше количество прочносвязанной влаги, тем меньше её ис­парение. Так, при обжарке колбас, потери за счет испарения составляют 7­8%. При сушке желательно, чтобы прочносвязанной влаги было меньше. Влиять на количество влаги той или иной формы связи можно, изменяя рН и значение изоэлектрической точки.

Активность воды. Для характеристики состояния влаги в продукте, на­ряду с водосвязывающей способностью, широко применяют интегральную характеристику - активность воды a_w. Активность воды влияет на жизнедея­тельность микроорганизмов, на биохимические, физико-химические реакции и процессы, протекающие в продукте. От величины a_w зависят сроки хране­ния мяса и мясопродуктов, стабильность мясных консервов, формирование цвета и запаха, а также потери в процессе термообработки и хранения. Про­дукты с пониженным содержанием влаги менее подвержены микробиологи­ческой порче и нежелательным физико-химическим изменениям. Из общего количества воды, содержащейся в пищевом продукте, микроорганизмы могут использовать для своей жизнедеятельности лишь определенную «активную» часть.

При добавлении растворимых веществ, таких, как соль, сахар, белко­вые ингредиенты, усиливается связь влаги в пищевом продукте. При удале­нии влаги высушиванием, превращении воды в лед, в процессе заморажива­ния также уменьшается количество слабосвязанной влаги. Повышение осмо­тического давления снижает парциальное давление водяного пара, и актив­ность воды уменьшается. На этих эффектах основаны традиционные способы консервирования продуктов.

Для каждого вида микроорганизмов существуют максимальное, мини­мальное и оптимальное значения активности воды. Отклонение значения aw от оптимального приводит к торможению процессов жизнедеятель­ности микроорганизмов. При достижении максимальной или минимальной величины aw жизнедеятельность прекращается, но клетки еще не гиб­нут.

Активность воды можно изменять, подбирая сырьё и рецептуры с уче­том используемого количества поваренной соли и жира. Создание оптималь­ных условий обезвоживания колбас в процессе созревания также дает воз­можность регулировать активность воды. В созревших колбасах рост неже­лательных микроорганизмов сдерживается сочетанием низкой активности воды, анаэробностью среды, низким значением рН, а также наличием хлори­да и нитрита натрия и молочнокислой микрофлоры.

Степень воздействия на активность воды пищевых добавок уменьшает­ся в следующем порядке: поваренная соль, полифосфат, цитрат, аскорбино­вая кислота, глюконо-дельта-лактон, ацетат, тартрат, глицерин, лактоза, молочный- белок, жир. Добавки, молекулы которых имеют большую степень диссоциации, сильнее снижают активность воды, чем макромолекулярные вещества.

Структурно-механические свойства. Структурно-механические, или реологические, свойства характеризуют поведение мяса и мясных продуктов в условиях напряженного состояния. Основными показателями при прило­жении силы являются напряжение, величина и скорость деформации. В зави­симости от характера приложенных усилий, эти свойства делят на сдвиговые (касательные напряжения), компрессионные (нормальные напряжения рас­тяжения-сжатия) и поверхностные на границе раздела с другим материалом (нормальные и касательные).

В реальных условиях работы аппарата или машины имеет место соче­тание всех свойств, но, в зависимости от направленности процесса, прева­лирует один из них.

К сдвиговым реологическим свойствам относятся предельное напряже­ние сдвига, вязкость эффективная и пластическая, период релаксации. Эти свойства наиболее полно отражают внутреннюю сущность объекта, поэтому их принято считать основными. С их помощью рассчитывают течение про­дуктов в трубах, рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходи­мые условия для перемещения продукта; по ним можно судить о качестве продукта и степени его обработки. Таким образом, сдвиговые свойства дают возможность обосновать оптимальные технологические и механические ус­ловия процесса, а при соответствующем приборном оснащении, их можно контролировать и регулировать, обеспечивая постоянное и стабильное коли­чество продуктов.

К компрессионным, или объемным, свойствам относятся модуль упру­гости, равновесный модуль, период релаксации деформации при постоянном напряжении и относительная деформация. Эти параметры необходимы для расчетов процессов шприцевания, формования, дозирования и течения по трубопроводам пластично-вязких продуктов. 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 усилия при взаимодействии между поверхностями контакта при нормальном отрыве или сдвиге. Для пищевых материалов различают три основных вида отрыва: адгезионный, когезионный и адгезионно­когезионный (смешанный). Наиболее часто в адгезиометрах реализуется схема нормального отрыва от поверхности исследуемого продукта. Для большинства мясных продуктов природа адгезии не выяснена. Коэффициент внешнего трения, в отличие от вязкости и предельного напряжения сдвига, представляет собой комплексную величину и его нельзя отнести к конкрет­ным физическим свойствам продукта.

Поверхностные характеристики необходимы для выбора и разработки новых видов материалов для аппаратов, тары, трубопроводов и другого обо­рудования, поверхности которых должны обладать малой адгезией и минимальным сопротивлением движению продукта. Кроме того, значения по­верхностных свойств, частично, могут характеризовать консистенцию про­дукта. Мясо и мясные продукты обладают комплексом различных свойств, совокупность которых определяет качество продукции; из всех свойств структурно-механические занимают ведущее место.

Структурно-механические свойства отражают состав вещества и его внутреннее строение (структуру). Как известно, структура может быть коагу­ляционной и конденсационно-кристаллизационной. Для мясопродуктов наи­более характерна коагуляционная структура, которая обусловлена взаимо­действием частиц вещества на основе сил Ван-дер-Ваальса через дисперси­онную среду. Структурам такого типа присуща тиксотропия - способ­ность восстанавливать свойства после снятия напряжения и даже после раз­рушения.

Очевидно, что структурно-механические свойства коагуляционных систем значительно зависят от содержания воды, размеров частиц и просло­ек, физико-химических свойств. Для технологии представляется важной за­висимость структурно-механических свойств от размеров частиц, например при измельчении мяса в процессе приготовления колбасного фарша.

При обезжиривании коагуляционные структуры могут переходить в конденсационно-кристаллизационные, которые отличаются большой проч­ностью, необратимостью разрушения, отсутствием тиксотропности. Оба вида структуры существуют в различных промежуточных формах.

В колбасном производстве можно контролировать технологические па­раметры сырья и фарша, качество продукции на любой стадии процесса при­готовления фарша (от созревания мяса до набивки оболочек или форм), а также консистенцию готовых изделий.

Изменения свойств мяса при созревании

Автолитические изменения мяса. В мясе ферментативные изменения всегда происходят в одном направлении - распада. В первую очередь, речь идет о процессах автолиза, который начинается после убоя животного. Авто­литические изменения встречаются при разных способах обработки мяса: при охлаждении и хранении охлажденного мяса, замораживании, холодиль­ном хранении, размораживании, посоле, измельчении и т. д. Характер и глу­бина автолитических изменений мяса влияют на его качество и пище­вую ценность.

Созревание мяса - это совокупность изменений важнейших свойств мя­са, обусловленных развитием автолиза, в результате которых, мясо приобре­тает нежную консистенцию и сочность, хорошо выраженный специфический запах и вкус. Такое мясо лучше переваривается и усваивается. Созревание мяса проходит в результате выдерживания его в течение определенного вре­мени при низких (плюсовых) значениях температуры.

В процессах автолитического изменения мяса можно выделить три пе­риода и соответствующие им состояния мяса: парное, мясо в состоянии мак­симального развития посмертного окоченения и мясо созревшее.

К парному относят мясо, непосредственно, после убоя животного и разделки туши (для мяса птицы до 30 мин, для говядины 2-4 ч). В нем мы­шечная ткань расслаблена, мясо характеризуется мягкой консистенцией, сравнительно небольшой механической прочностью, высокой водосвязы­вающей способностью. Однако, вкус и запах такого мяса выражены недоста­точно. Примерно через 3 ч после убоя начинается развитие посмертного окоченения, мясо постепенно теряет эластичность, становится жестким и трудно поддается механической обработке (обвалке, разрезанию, жиловке). Такое мясо сохраняет повышенную жесткость и после варки. Максимум из­менения прочностных свойств мяса совпадает с максимальным окоченением. В процессе окоченения уменьшается влагосвязывающая способность мяса и к моменту наиболее полного развития окоченения достигает минимума. За­пах и вкус мяса в состоянии окоченения плохо выражены.

Полное окоченение наступает в разные сроки, в зависимости от осо­бенностей животного и параметров окружающей среды. Для говядины при О⁰ С окоченение достигает максимума через 24 - 28 ч. По истечении этого времени начинается разрешение окоченения: мускулатура расслабляется, уменьшаются прочностные свойства мяса, увеличивается водосвязывающая способность. Однако, кулинарные показатели мяса (нежность, сочность, вкус, запах и усвояемость) еще не достигают оптимального уровня и выяв­ляются при дальнейшем развитии автолитических процессов: для говядины при 0 - 10°С - через 12 сут, при 8-10°С - 5-6, при 16-18 °С - через 3 сут.

В технологической практике нет установленных показателей полной зрелости мяса и, следовательно, точных сроков созревания. Это объясняется прежде всего тем, что важнейшие свойства мяса при созревании изменяются неодновременно. Так, жесткость наиболее заметно уменьшается через 5-7 сут после убоя (при 0-4⁰С) и в последующем, хотя и медленно, продолжает уменьшаться. Органолептические показатели достигают оптимума через 10­14 сут. В дальнейшем улучшение запаха и вкуса не наблюдается. Тому или иному способу использования мяса должен соответствовать определенный и наиболее благоприятный уровень развития автолитических изменений тка­ней. О пригодности мяса для определенных целей судят по свойствам и пока­зателям, имеющим для данной конкретной цели решающее значение.

Изменение консистенции мяса. При созревании мяса увеличивается его нежность (органолептический показатель тех усилий, которые затрачиваются на разрушение продукта при разжевывании). Кроме прочностных свойств продукта на нежность влияют его сочность и величина неразжеванного ос­татка. Количество последнего зависит от содержания и прочности соедини­тельной ткани в продукте.

В парном мясе еще не происходит интенсивного накопления продуктов распада веществ небелковой природы и их взаимодействия с белками, что вызывает конформационные изменения и агрегационные взаимодействия по­следних и способствует увеличению прочностых свойств мяса. Уменьшение содержания актина и миозина, удерживаемых образующимися поперечными связями, является одной из причин усиления механической прочности мяса в стадии посмертного окоченения. Вследствие накопления продуктов небелко­вой природы и других факторов происходят конформационные изменения белков и их агрегационные взаимодействия.

Признаки сокращенного состояния мышечных волокон обна­руживаются даже после выдерживания мяса при 4°С в течение 10 сут.

Размягчение тканей и увеличение нежности мяса в период созревания существенно зависят от ослабления агрегационных взаимодействий белков и их распада под действием протеолитических ферментов - катепсинов.

Уменьшение жесткости мяса при автолизе связано также с изменением белков соединительной ткани. Под воздействием гидролитических фермен­тов, высвобождающихся из лизосом, образуются растворимые продукты рас­пада коллагена, повышается растворимость основного вещества соедини­тельной ткани и коллаген легче разваривается. Воздействие кислот, образую­щихся в процессе созревания мяса, очевидно, приводит к некоторому раз­рыхлению коллагеновых пучков, ослаблению межмолекулярных поперечных связей и набуханию коллагена, что также способствует получению более нежного мяса.

При равных условиях созревания нежность различных отрубов мяса,полученных от одной туши животного, оказывается неодинаковой. Мясо, со­держащее много соединительной ткани, не отличается нежностью и требует более длительного созревания. Например, белые мышцы кур созревают бы­стрее, чем красные, так как в них в 2 раза меньше белков соединительной ткани.

Мясо молодых животных и птиц становится нежным быстрее, чем ста­рых животных, так как у первых концентрация гидролитических ферментов более высокая, чем у старых и процессы прижизненного обмена весьма интенсивны, в том числе, протеолитические превращения миофибриллярных и соединительнотканных белков. Необходимая консистенция мяса взрослых животных крупного рогатого скота при 0-2⁰С достигается через 10-12сут со­зревания, а у мяса молодняка — через 3-4 сут. При этих же условиях, мясо взрослых гусей приобретает нежную консистенцию через 6 сут созревания, а мясо гусят - через 2 сут.

Изменение водосвязывающей способности мяса. Наибольшей влагоем­костью и способностью удерживать воду обладает парное мясо; рН нативно­го мяса 7,2. В начале автолиза рН парного мяса относительно высок и близок к нативному 6,6—7,0. Незначительное снижение рН в первые часы после убоя обусловлено медленным накоплением молочной кислоты и противодей­ствием буферных систем тканей изменению рН. Интервал между рН среды и изоэлектрической точкой белков мяса достаточно велик. Белки мяса находятся в ионизированном состоянии и обладают высокой водосвязы­вающей способностью.

Высокая водосвязывающая способность парного мяса имеет большое значение в производстве вареных колбасных изделий, так как от нее зависят сочность, консистенция и выход готовых изделий.

По мере развития окоченения водосвязывающая способность мяса уменьшается и достигает минимума к моменту наиболее полного развития окоченения. В результате накопления молочной, пировиноградной и орто­фосфорной кислот, а также потери буферной способности белками рН мяса резко сдвигается в кислую зону до 5,6 - 5,2, вследствие чего уменьшается число ионизированных групп и водосвязывающая способность белков. Боль­шая часть белков переходит в изоэлектрическое состояние, белки агрегиру­ют, что способствует уменьшению водосвязывающей способности мяса.

С началом разрешения окоченения, постепенно повышается водосвя­зывающая способность мяса. Как следствие ферментативных гидролитиче­ских превращений, а также физико-химических изменений белков, разрушаются структурные элементы мышечного волокна. «Разрыхление» белковых структур и увеличение числа свободных гидрофильных групп вызывают по­вышение водосвязывающей способности мяса.

Интенсивность нарастания ее наибольшая в первые сутки после окоче­нения. В дальнейшем она возрастает медленнее и при длительном созревании не достигает уровня, характерного для парного мяса. Вследствие этого рН среды остается на сравнительно низком уровне.