Лекции по дисциплине «Технология мяса и мясных продуктов»

Большое количество полярных групп, а также фибриллярная форма молекул обусловливают значительную гидратацию миозина — способность удерживать большое количество воды. Молекулы миозина легко соединяются друг с другом, с другими белками, в частности с актином с образованием актомиозина. Кроме того, миозин взаимодействует с другими компонентами клетки — гликогеном, АТФ, липидами.

Он выполняет не только пластическую функцию, участвуя в построении миофибрилл мышечных клеток, но и обладает ферментативными свойствами. Советские ученые В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова доказали наличие у миозина способности катализировать гидролитический распад АТФ по определенной  реакции.

Следовательно, миозин является ферментом аденозинтри-фосфатазы. Ферментативная активность чистого миозина проявляется в присутствии ионов Са. В расслабленных мышцах миозин находится в комплексе с Мg и АТФ. Мышца находится в эластическом состоянии. Удаление АТФ из комплекса, например, путем отмывания, вызывает потерю эластичности. Миозин — белок полноценный и хорошо усвояемый.

Актин составляет 12—15 % всех мышечных белков. Он существует в двух формах — глобулярной (Г-актин) и фибриллярной (Ф-актин), резко различающихся по своим физико-химическим свойствам. Эти две формы могут переходить одна в другую. Молекулы Г-актина шаровидные с молекулярной массой 47000. Г-актин может полимеризоваться с образованием Ф-актина. Такая агрегация зависит от небольшого изменения в солевом составе среды и рН. Полимеризация ускоряется в присутствии  АТФ.   При   удалении   солей,   например,   при   диализе происходит обратное явление.

Нить Ф-актина состоит  из двух Г-актиновых цепей, образующих двойную спираль. Каждая спираль — это цепочка, состоящая из 200—300 отдельных глобул-бусинок. Молекулярная масса Ф-актина до 1500 000. Актин не обладает ДТФ-азной активностью, относится к полноценным и хорошо усвояемым белкам.

Актомиозин  — это комплекс, состоящий из двух белков актина и миозина. При образовании актомиозина молекулы миозина прикрепляются своими головками к бусинкам актина через группы миозина и ОН-группы актина. Поскольку цепь Ф-актина содержит много молекул Г-актина, каждая нить Ф-актина может связывать большое число молекул миозина. Важным свойством актомиозинового комплекса является его способность диссоциировать в присутствии АТФ.

Актомиозин как подлинный глобулин нерастворим в воде. Раствор актомиозина отличается высокой вязкостью. Степень вязкости растворов актомиозина зависит от соотношения в них актина и миозина: чем больше содержится актина, тем выше вязкость. Молекулярная масса актомиозина колеблется в широких пределах, так как соотношение актина и миозина в актомиозиновом комплексе может быть различным.

Тропомиозин составляет 10—12 % всех белков миофибрилл или 2,5 % белков мышц. Тропомиозин растворим в воде, но из мышечной ткани водой не извлекается, что свидетельствует о связи его с нерастворимыми в воде белками миофибрилл. Тропомиозин — это фибриллярный белок, имеет форму сильно вытянутых палочек. Он состоит из двух сходных полипептидных цепей, которые образуют двойную спираль. Тропомиозин образует комплекс с Ф-актином, участвует в мышечном сокращении. Тропомиозин — белок неполноценный, он не содержит триптофана. Изоэлектрическая точка его 5,1, молекулярная масса 130000.

В миофибриллах обнаружено небольшое количество других белков (тропонин, актинин и др.), которые  также участвуют в мышечном сокращении.

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 соединительнотканные белки: коллаген, эластин, ретикулин и гликопротеиды — муцины и мукоиды. Последние представляют собой слизистые белки, выполняющие защитные функции и облегчающие скольжение мышечных пучков. Эти белки извлекаются щелочными растворами.

 В ядрах мышечных  клеток содержатся, по крайней  мере, три белковые фракции: нуклеопротеиды, кислый белок и остаточный белок. Ядро мышечных клеток построено главным образом из нуклеопротеидов. Простетической группой этих сложных белков является дезоксирибонуклеиновая кислота, белковыми компонентами нуклеопротеидов — гистоны. Это неполноценные белки — в них нет триптофана. Нуклеопротеиды растворяются в щелочах. «Кислый белок» также растворяется в щелочах. В отличие от гистонов в молекуле «кислого белка» содержится триптофан. После удаления нуклеопротеидов и «кислого белка» в ядрах остается желеобразная масса —остаточный белок, по свойствам и аминокислотному составу похожий на коллаген.

Ферменты мышечной ткани. Мышечная ткань характеризуется большим разнообразием содержащихся в ней ферментов, ибо мышечная ткань является одной из самых «работающих» тканей. Это, прежде всего ферментная система, связанная с прижизненной функцией мышц — функцией движения. Эта ферментная система управляет актом сокращения и расслабления мышечных волокон. Она включает в себя как ферменты, связанные с сокращением миофибрилл и распадом АТФ — вещества, непосредственно поставляющего энергию сокращающимся миофибриллам, так и совокупность ферментов, обеспечивающих получение большого количества энергии в форме АТФ, необходимой для мышечной деятельности. Это ферменты гликолиза, а также ферменты цикла трикарбоновых кислот и дыхательной цепи.

После углеводов жиры являются важнейшим источником энергии  в мышцах. При недостатке углеводов  в процесс обмена вовлекается большое количество жира. В мышцах присутствуют ферменты, окисляющие жирные кислоты. Непосредственно с этими ферментными системами связаны и ферментные системы, обусловливающие распад и синтез главных структурных элементов мышечной ткани: ферменты, принимающие участие в синтезе белка на рибосомах, обмене аминокислот и др. Таким образом, в мышечной ткани содержатся сложные ферментные системы, составляющие единый комплекс.

Особо следует остановиться на ферментах, которые содержатся в лизосомах. Это гидролазы, способные гидролизовать высокомолекулярные компоненты клеток — белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты. В неповрежденных клетках эти ферменты надежно удерживаются липопротеидной мембраной внутри лизосом. Если целостность лизосомы нарушена, то гидролазы высвобождаются и переваривают компоненты клетки, как это имеет место, например, после смерти животного на поздних стадиях автолиза.

Липиды. Липиды мышечной ткани представлены жирами, фосфолипидами, а из стеридов — свободным и связанным холестерином. Липиды, входящие в состав мышечной ткани, выполняют функции двоякого рода. Часть их, главным образом фосфолипиды, является пластическим материалом. Фосфолипиды входят в состав митохондрий, миофибрилл, клеточных мембран. Другая часть липидов выполняет роль резервного энергетического материала. Такие липиды, главным образом жиры, содержатся в саркоплазме мышечного волокна в виде мельчайших капелек, придавая ей мутный вид. В большом количестве липиды содержатся в межклеточных пространствах, между пучками мышц в соединительнотканных прослойках. Общее содержание липидов в мышечной ткани, а также их компонентов колеблется в широких пределах и зависит от упитанности животного, вида, возраста, пола и т. д.

Углеводы. Содержание углеводов в мышечной ткани сравнительно невелико. Они представлены главным образом гликогеном и глюкозой. Содержание гликогена в мышцах зависит от тренированности и 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. В разных мышцах содержание гликогена различно: в усиленно работающих мышцах его почти в 1,5 раза больше, чем в мышцах, мало работающих. В свежих мышцах убойных животных содержится 0,3— 0,9%, а иногда и 2% гликогена и 0,5,% глюкозы.

Минеральные вещества. В мышечной ткани присутствует большое количество минеральных веществ. В табл. 1 приведены обобщенные данные по содержанию элементов в мышечной ткани крупного рогатого скота.

Таблица   1.

Состав мышечной ткани  крупного рогатого скота.

 Как видно по  сравнению с другими элементами  особенно много в мышечной  ткани содержится 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 составе мышечной ткани имеются почти все водорастворимые витамины, но практически отсутствует витамин С.

 В липидной части  мышц содержится небольшое количество (0,02 мг%) витаминов А и Д (0,0002 мг%). Для различных животных и разного их состояния количество витаминов неодинаково.

Экстрактивные вещества. При обработке мышечной ткани водой из нее экстрагируется ряд органических веществ, кроме белков и липидов. Поэтому их называют экстрактивными. Различают азотистые и безазотистые экстрактивные вещества.

К безазотистым экстрактивным  веществам относятся углеводы и продукты их обмена, витамины, органические фосфаты. Продуктами обмена углеводов являются глюкоза, мальтоза, молочная, пировиноградная, янтарная и другие органические кислоты. Из них в количественном отношении молочная кислота наиболее значительна. Количество других относительно невелико.

Азотсодержащие экстрактивные  вещества — это вещества, содержащие азот, но не относящиеся к белкам. Среди них можно выделить конечные (мочевина, мочевая кислота, аммонийные соли) v промежуточные (пуриновые основания, аминокислоты и др.) продукты белкового обмена. Мышечная ткань содержит также ряд азотсодержащих веществ, которые при жизни животного выполняют специфические функции в процессе обмена веществ и энергии. К ним относятся карнозин, ансерин, креатин, креатинфосфат, аденозинтрифосфат и другие свободные нуклеотиды.

Современные представления  об экстрактивных веществах мышечной ткани основываются па работах известного русского биохимика В. С. Гулевича. Им был выделен ряд специфических экстрактивных веществ из мышц человека и животных.

Карнозин представляет собой дипептид, состоящий из остатков 3-аланина и гистидина.

Креатинфосфат — богатое энергией соединение, выполняющее роль легко мобилизуемого резерва энергии. Кроме того, он выполняет функцию внутриклеточного транспорта энергии от митохондрий (место ее получения) к сократительным элементам — миофибриллам (место ее потребления в мышечных клетках). Во фракции экстрактивных веществ содержится 10— 11 % общего количества азота в свежей мышечной ткани.

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

Сокращение  и расслабление мышц.

При жизни животного  мышечная ткань совершает определенную работу, которая обусловлена мышечным сокращением и расслаблением. Для выполнения работы требуется энергия. Известно, что живые организмы не могут превращать тепло, выделяемое в клетках при химических реакциях, в другие виды энергии. Непосредственным источником энергии для сокращения мышц является химическая энергия, выделяющаяся при расщеплении макроэргических фосфатных связей АТФ, которая превращается в механическую энергию.

Основными сократительными  элементами мышечного волокна (мышечной клетки) являются миофибриллы. Каждая миофибрилла состоит из многочисленных параллельных нитей, которые бывают двух типов: толстые и тонкие. Толстые нити состоят из белка миозина, а тонкие — из актина. В миофибрилле нити расположены таким образом, что длинные актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями.

Как уже упоминалось  выше, миофибриллы показывают поперечную исчерченность, что связано с наличием анизотропных А-дисков и изотропных /-дисков (рис.7). В /-дисках присутствуют только тонкие актиновые нити, а А-диски содержат толстые миозиновые и тонкие актиновые нити, что и обусловливает двойное лучепреломление, /-диски делятся пополам плотной поперечной 2-пластинкой. Вся повторяющаяся единица от одной 2-пластинки до другой 2-пластинки называется саркомером.

Тонкие нити гладкие, на толстых имеются выступы —  это «головки» миозина. С помощью  этих выступов толстые и тонкие нити могут соединяться поперечными мостиками через группы миозина и ОН-группы актина. Путем такого взаимодействия образуется актомиозин.

В расслабленной мышце  нити актина и миозина не взаимодействуют между собой. Головки миозина находятся в перпендикулярном положении к толстым нитям и не соединены стойками.