Лекции по дисциплине «Технология мяса и мясных продуктов»

 

 

5 2

Рис. 7. Строение миофибрилл.

а — миофибрилла;   б — участок   миофибриллы;    / — толстые   нити     (миозин);    2 — тонкие нити (актин).

Тропомиозин блокирует нити актина, а тропонин ингибирует ферментативную активность миозина, препятствуя расщеплению АТФ и освобождению энергии, необходимой для мышечного сокращения.

Мышечное сокращение возбуждается нервным импульсом, передаваемым от нервных окончаний на мышечное волокно. Импульс повышает проницаемость клеточных мембран, в частности мембран эндоплазматической сети, в которой концентрация ионов кальция в 10000 раз выше, чем в саркоплазме мышечного волокна. Увеличение проницаемости приводит к тому, что концентрация ионов кальция в цитоплазме возрастает.

Рис.8. Сокращение мышечного  волокна.

 

Ионы кальция связываются  с комплексом тропонин — тропомиозин  и инактивируют его. В результате освобождаются заблокированные  реакционноспособные участки актина и головки миозина движутся к актиновым молекулам, прикрепляются к ним. При этом образуются поперечные миозиновые мостики, которые, как резинки, тянут на себя молекулы актина. Актиновые нити скользят между нитями миозина. Мышечное волокно сокращается (рис. 8).

На перемещение нитей используется энергия, выделяющаяся при гидролизе ЛТФ. Как указывалось выше, миозин обладает АТФ-азной активностью. Когда мышца расслаблена, тропонин ингибирует миозин-АТФ-азу и энергия не образуется. Инактивация тропонина ионами кальция пробуждает активность миозина, освободившаяся энергия натягивает резинку поперечных мостиков. По мере использования энергетических запасов каждой молекулой АТФ связь миозина с актином разрывается, а на головке образуется новая молекула АТФ, гидролиз которой вновь заряжает поперечный мостик энергией. Этот процесс повторяется многократно, приводя к более глубокому продвижению актиновых нитей между миозиновыми.

При сокращениях и  расслаблениях молекула миозина  подвергается конформационным перестройкам: в фазе расслабления она представляет собой свернутую в спираль полипептидную цепь; в фазе сокращения (при образовании комплекса молекулы миозина с АТФ) она растягивается в цепочку и, используя образующуюся при гидролизе энергию АТФ, взаимодействует поперечными мостиками с актином, создавая тягу. По сути дела, химическая энергия здесь непосредственно превращается в механическую.

Единичное сокращение мышечного  волокна длится от 0,01 до 0,1 с. За это  время проницаемость клеточных  мембран понижается. Ионы кальция возвращаются в эндоплазматическую сеть. Исчезновение кальция из саркоплазмы освобождает тропонин, который вновь ингибирует образование энергии. Актомиозиновый комплекс распадается. Мышца расслабляется.

Так как в процессе мышечной деятельности постоянно расщепляется АТФ, то для того, чтобы мышца могла работать непрерывно, необходимо постоянное его пополнение. Только благодаря ресинтезу содержание АТФ в мышцах поддерживается на определенном уровне.

Таким источником, обеспечивающим систему энергией, является перенос энергии с креатинфосфата на АДФ с образованием АТФ и креатина при участии фермента креатинфосфокиназы.

Концентрация креатинфосфата в скелетных мышцах позвоночных животных в 4—-5 раз превышает концентрацию АТФ.

Источниками энергии, обеспечивающими образование АТФ и КРФ, являются гликолиз и гликогенолиз, а также клеточное дыхание. Хотя все мышцы позвоночных животных обладают как гликолитической, так и дыхательной активностью, относительный вклад гликолиза и дыхания в восстановление АТФ и КРФ может значительно варьировать. В высокоактивных, или красных, мышцах с высоким содержанием миоглобина и цитохромов (летательные мышцы птиц и мышцы конечностей млекопитающих) главным источником является аэробное окисление. В относительно малоактивных, или белых, скелетных мышцах, которые содержат мало миоглобина и цитохромов, главными источниками энергии для ресинтеза АТФ являются гликолиз и гликогенолиз, даже если такие мышцы хорошо снабжаются кислородом.

«Топливо», используемое для ресинтеза АТФ, может быть различным в зависимости от активности мышц. В покоящихся мышцах у млекопитающих, например во время сна, используются в основном жирные кислоты; при этом потребляется очень мало глюкозы из крови. Однако при максимальной активности главным «топливом» становится глюкоза.

КПД тепловой машины составляет 10 % тепловой энергии, получаемой при  сжигании топлива. Мышцы используют 20—40 % химической энергии питательных  веществ. Остальная энергия переходит  в тепло, часть этого тепла  используется для поддержания температуры тела. Если организм животного не производит мышечной работы, то образующегося в организме тепла недостаточно для того, чтобы согревать тело в условиях холода. Тогда мышцы начинают непроизвольно сокращаться, появляется дрожь, и образующееся при этом тепло восстанавливает и поддерживает температуру тела.

 

 

Автолитические  превращения мышечной ткани.

После прекращения жизни  животного состав и свойства тканей, и в первую очередь мышечной, существенно  меняются. Вследствие прекращения поступления  кислорода и приостановки процессов синтеза дезорганизуется обмен веществ и энергии в тканях. Как результат этого, обратимые прижизненные процессы становятся необратимыми и протекают всегда в одном направлений — распада. Начинается самораспад тканей под действием ферментов самих тканей. Этот процесс называется автолизом.

Процессы, начинающиеся после смерти животного в мышечной ткани, можно наблюдать по чисто внешним признакам. Сразу после прекращения жизни мышечная ткань расслаблена. Через несколько часов расслабленные мышцы теряют свою растяжимость и гибкость, становятся твердыми, плохо растяжимыми и непрозрачными. Мускулы несколько укорачиваются и постепенно окоченевают. Это состояние называется посмертным окоченением. Оно сохраняется в течение 24—28 ч, а затем начинается расслабление мышц —разрешение посмертного окоченения.

Полное развитие окоченения наступает в разные сроки, в зависимости  от особенностей животного и птицы  и от окружающих условий. При температуре, близкой к 0°С, окоченение наступает примерно в следующие сроки: для крупного и мелкого рогатого скота через 18—24 ч, свиней — 16—18 ч, кур — 2—4 ч. Окоченение развивается вдвое быстрее при 15— 18 °С и в 4 раза быстрее — при 37 °С. При быстром охлаждении окоченение несколько задерживается и оно менее глубокое. В мышцах молодых животных окоченение развивается быстрее, чем в мышцах старых; в мышцах упитанных животных оно протекает медленнее; в мышцах больных — менее глубокое окоченение.

Изменение структуры  мышечной ткани в процессе автолиза. Процесс окоченения мускулатуры и его разрешение связаны с изменением состояния мышечных волокон: их сокращением и последующим расслаблением. Механизм сокращения мышечных волокон в период окоченения сходен с механизмом их сокращения при жизни, однако имеются и существенные различия. Вместо организованного и целенаправленного сокращения групп волокон под влиянием нервного импульса они беспорядочно сокращаются по всему объему мышцы. Процесс протекает не синхронно. Даже отдельные волокна в один и тот же момент времени находятся в разной стадии сокращения. Неравномерность перехода в сокращенное состояние обнаруживается даже по длине одного и того же волокна. Часть волокна может быть расслаблена, а другая сокращена.

Отсутствие синхронности в переходе волокон в сокращенное состояние и обратно приводит к сложной деформации соседних менее сокращенных волокон. В структуре волокна возникает напряженное состояние, появляются признаки нарушения его внутреннего строения. Число волокон, переходящих в сокращенное состояние, постепенно нарастает, но одновременно с этим ранее сократившиеся волокна расслабляются. К моменту максимального развития посмертного окоченения мускула число волокон в стадии сокращения наибольшее.

К моменту разрешения окоченения все более заметными  становятся признаки разрушения структуры ткани: клеточные ядра сморщиваются, появляются поперечные разрывы мышечных волокон и др.

Механизм и  химизм посмертных изменений.

Хотя до настоящего времени нет еще общепринятой всеобъемлющей теории автолитических изменений в мышечной ткани, данные современных научных исследований позволяют сформулировать более или менее отчетливые представления о механизме и химизме важнейших процессов автолиза.

Посмертные изменения  мышечной ткани связаны с деятельностью ферментов, поскольку с прекращением жизни животного ферменты не инактивируются. Ферментативная природа посмертных изменений мышечной ткани была впервые установлена И. А. Смородинцевым еще в начале 30-х годов.

В автолитических изменениях мышечной ткани наиболее важное значение имеет деятельность двух основных ферментных систем. Одна из них связана с функцией движения. Эта ферментная система управляет сокращением и расслаблением мышц. Другая катализирует непрерывный распад главных структурных элементов мышечного волокна вследствие деятельности гидролитических ферментов.

Деятельность обеих  ферментных систем, так же как и  других ферментных систем мышечной ткани, взаимосвязана. Но роль каждой из них на разных стадиях автолиза различна. В период развития и разрешения окоченения главную роль играет ферментная система, регулирующая процесс сокращения-расслабления мышечных волокон. В дальнейшем после разрешения окоченения все более заметными становятся изменения, связанные с гидролитическим распадом.

Система сокращения-расслабления мышечных волокон включает изменение сократительного аппарата — миофибрилл, распад АТФ-вещества, непосредственно поставляющего энергию сокращающимся миофибриллам и совокупность веществ, несущих в себе запас энергии, обеспечивающих синтез АТФ,— это углеводная система, и в первую очередь гликоген.

Активность воды имеет  большое практическое значение.

Таблица  2

                          

Продукты	Содержание  влаги, %	Активность   воды
Мясо Колбасы: Вареные Полукопченые Варено – копченые Сырокопченые	70 – 74               62 – 72             40 – 55              40 – 43              24 – 30	0,96 –  0,99         0,96 –  0,98       0,94 –  0,97       0,90 –  0,93       0,78 –  0,85

          

В табл. 2 приведены ее численные значения для некоторых мясопродуктов.

Активность воды можно изменять, подбирая сырье и рецептуры с  учетом используемого количества поваренной соли и жира. Создание оптимальных  условий обезвоживания колбас в  процессе созревания является еще  одной возможностью регулирования активности воды. В созревших колбасах рост нежелательных микроорганизмов сдерживается сочетанием низкой активности воды, анаэробной среды, низкого значения рН, наличием хлорида и нитрата натрия и молочнокислой микрофлоры.

При использовании пищевых  добавок степень их воздействия  на активность воды уменьшается в  следующем порядке: поваренная соль, полифосфат, цитрат, аскорбиновая кислота, глюкозо – дельта – лактон, ацетат, тартрат, глицерин, лактоза, молочный белок, жир. При этом микромолекулы с большей степенью диссоциации приводят к большему снижению активности воды, чем макромолекулярные вещества.

   Для определения активности  воды мясопродуктах применяют различные методы. В гравиметрических методах выходной величиной является изменение массы пробы или вспомогательного гигроскопического материала за счет собрания им влаги. В гигрометрических методах определяют изменение физических или электрофизических параметров гигросопического материала (геометрические размеры, электропроводность, дилектрическую проницаемость). Все эти методы являются косвенными. К прямым относится манометрический метод непосредственного измерения давления водяного пара с помощью манометров (жидкостных, емкостных и др.) Этот метод является основным при проведении исследовательских работ и принят за эталонный.

             

 

 

                  Структурно – механические свойства

 

   Структурно – механические (реологические) свойства характеризуют поведение мяса и мясопродуктов в условиях напряженного состояния, основными показателями при приложении силы являются: напряжение, величина и скорость деформации. В зависимости от характера приложения усилий свойства делятся 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, в то же время  в зависимости от направленности процесса превалирует один из них.

   Сдвиговые реологические  свойства – предельное напряжение  сдвига (Өо Па), вязкость эффективная (эф Па с ) и пластическая (η, Па с), период релаксации ( ) – наиболее полно отражают внутреннюю сущность объекта, поэтому их принято считать основными. С их помощью рассчитывают течение продуктов в трубах, рабочих машин и аппаратов, определяют необходимые усилия для перемещения продукта. Кроме того, они позволяют судить о качестве продукта и степени его отработки, т.е дают возможность обосновать оптимальные технологические и механические условия процесса, а приборное оснащение позволяет их контролировать и регулировать, обеспечивая постоянное и стабильное качество.