автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии соленых изделий из PSE мяса свинины с применением комбинированных рассолов и массирования

(pi • 3 ^ ~ j / i $ ~ ^J

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

Мышалова Ольга Михайловна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЛЕНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ PSE МЯСА СВИНИНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННЫХ

РАССОЛОВ И МАССИРОВАНИЯ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных

и рыбных продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кудряшов Л, С.

Кемерово 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................4

ГЛАВА I Обзор литературы............................................................................6

1.1 Особенности послеубойных изменений в мышечной ткани животных нетрадиционного характера автолиза........................6

1.1.1 Свойства и роль тканевых протеолитических ферментных

систем при автолизе мяса..............................................................7

1.1.2 Превращения белков мышечной ткани.........................................14

1.1.3 Характеристика структурно-механических показателей

мяса.................................................................................................18

1.2 Влияние технологической обработки на свойства мяса...............20

1.2.1 Активность саркоплазматических и лизосомальных

протеиназ........................................................................................21

1.2.2 Характеристика физико-химических показателей.......................27

1.2.3 Биохимические и структурно-механические изменения мышечной ткани............................................................................33

1.3 Проблема использования мясного сырья с Р8Е качеством

при производстве мясопродуктов................................................37

1.4 Заключение и задачи исследования...............................................43

ГЛАВА 2 Организация постановки опытов и методы исследований...........46

2.1 Постановка и схема проведения экспериментов...........................46

2.2 Методы исследований.....................................................................48

ГЛАВА 3 Влияние белоксодержащих добавок на свойства Р8Е мяса

свинины...........................................................................................56

3.1 Изменение физико-химических показателей................................56

3.2 Оценка активности тканевых протеолитических

ферментов........................................................................................60

3.3 Характеристика растворимости белковых веществ......................70

3.4 Окислительные изменения липидов..............................................72

3.5 Динамика массы продукта в процессе механической

обработки........................................................................................75

3.6 Заключение......................................................................................79

ГЛАВА 4 Влияние термической обработки на качественные

показатели продукта.......................................................................81

4.1 Характеристика структурно-механических свойств.....................81

4.2 Физико-химические показатели.....................................................83

4.3 Цветовые характеристики..............................................................84

4.4 Определение переваримости белков (in vitro) готовых продуктов........................................................................................88

4.5 Оценка выхода готовых изделий....................................................89

4.6 Заключение.......................................................................................92

ГЛАВА 5 Разработка технологии соленых продуктов из PSE мяса

свинины...........................................................................................94

5.1 Обоснование выбора белоксодержащих добавок и режимов массирования....................................................................................94

5.2 Исследование биохимических и физико-химических свойств готовых продуктов..........................................................................100

5.3 Оценка структурно-механических показателей............................104

5.4 Микробиологическая и органолептическая характеристика продуктов........................................................................................106

5.5 Заключение.....................................................................................109

6 ВЫВОДЫ.........................................................................................111

7 ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА...........................................113

8 ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................134

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы объемы и ассортимент соленых изделий благодаря успехам в области биотехнологии мяса значительно вырос. Вместе с тем, производство мясных ресурсов при откорме и выращивании животных на промышленной основе в условиях гиподинамии обусловили ухудшение качества мяса. Воздействие стрессовых нагрузок во время транспортировки животных и последующая их переработка приводит к изменению физико-химических и биохимических свойств исходного сырья - появлению мяса с PSE и DFD свойствами. Это сырье специфически реагирует на воздействие режимов охлаждения, замораживания и размораживания, нагревания, созревания, посола и механической обработки, что приводит к необходимости коррекции классических и действующих технологий или создания принципиально новых.

Зарубежные работы и исследования в нашей стране, посвященные снижению воздействия стрессовых факторов и влияния на потери сырья и ухудшение его качества, можно разделить на несколько направлений:

- создание и совершенствование технологии по подготовке животных в доубойный период;

- создание техники и технологии гуманных методов убоя животных;

- создание новых методов исследования мяса в послеубойный период; разработка инструментальных методов и автоматической системы оценки качества и классификации сырья с целью выявления оптимальных вариантов его использования; создания способов и препаратов, позволяющих корректировать утраченное сырьем свойство связывать влагу; создание пищевых добавок для стабилизации органолептических свойств - аромата, вкуса, цвета.

Вопросами качества мясного сырья с признаками PSE и влияния технологической обработки на свойства готового продукта посвящено много работ отечественных и зарубежных авторов (Большакова A.C., Борескова В.Г., Журавской Н.К., Кудряшова Л.С., Липатова H.H., Орешкина Е.Ф., Рогову И.А., Татулова Ю.В., Hamm R., Honikel К.О,9 Lawrie R R,, Ockerman H,, Pezacki W,, Wismer-Pedersen J,5 Wirt F.), Однако целый ряд аспектов проблемы остается малоизученным. Необходимо проведение дальнейших исследований по изучению особенностей изменения физико-химических и биохимических показателей мяса свинины PSE качества с учетом активности тканевых протеолитических ферментов на стадиях посола мяса многокомпонентными рассолами и механической обработки. Полученные результаты и анализ качественных показателей изделий из PSE мяса свинины должны быть положены в основу создаваемых ресурсосберегающих биотехнологий соленых продуктов, вырабатываемых из свинины с нетрадиционным ходом автолиза,

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Особенности послеубойных изменений в мышечной ткани животных нетрадиционного автолиза.

Выращивание и откорм сельскохозяйственных животных на основе новейших достижений науки и техники в области организации производства кормления и содержания приводит к снижению сопротивляемости организма к стрессам. Вследствие этого растет тенденция неоднородного мясного сырья, а, следовательно, появление мяса с признаками качества PSE (Pale -бледное, Soft - мягкое, Exsudativ -водянистое) и DFD (Dark -темное, Firm -твердое, Dry - сухое).

Получение мяса с PSE свойствами по мнению ряда исследователей объясняется тем, что под влиянием стрессовых ситуаций происходит выделение из коры надпочечников адреналина, который вызывает усиленный распад АТФ, следствием чего является быстрый гликолиз, и мясо приобретает свойства, характерные для PSE . При значительных нагрузках вследствие длительного беспокойства животного перед убоем может произойти прижизненное исчерпывание резервов гликогена в мышечной ткани, при этом в послеубойный период образуется наибольшее количество молочной кислоты, и величина pH остается на относительно высоком уровне характерном для DFD мяса.

У сырья с PSE свойствами снижение pH среды сразу после убоя происходит более интенсивно, чем у мяса с традиционным характером автолиза (NOR) и к 1 часу хранения достигает минимального значения, характерного для NOR мяса 24 - 48 часового хранения. К этому времени гидролизуется практически весь гликоген с образованием молочной кислоты ( Татулов Ю.В. и др., 1984 , Wismer-Pedersen J., 1976). У мяса с DFD свойствами гли-

колитические изменения после убоя выражены крайне слабо, о чем свидетельствует высокий конечный уровень pH (Wirt F., 1975, Бушкова JI.A. и др., 1980).

Глубина автолитических изменений мышечной ткани существенным образом влияет на последующие биохимические и физико-химические процессы. В этой связи большой интерес вызывает анализ имеющихся данных и изучение послеубойных превращений в мышечной ткани животных наиболее подверженных стрессам.

1.1.1 Свойства и роль протеолитических ферментных систем

при автолизе мяса.

Превращение мышц в мясо и одновременно процесс его мягчения - эти явления довольно сложные и требуют постоянного углубления знаний в этой области. Независимо от других факторов, таких как снижение pH и температуры в послеубойный период, влияющих на развитие посмертного окоченения, результаты исследования Большакова A.C., Журавской Н.К., Кудряшо-ва Л.С., Павловского П.Е., Смородинцева И.А., Соловьева В.И., Busch W.A., Dutson T.R., Dauton W.R., Koohmaraie M., Moeller R.W., Olson D.G. и др. показывают, что основное значение для мягчения мяса в этот период имеет протеолиз основных мышечных белков.

Главную роль в деструкции животных тканей многие исследователи отводят кислым протеиназам - катепсинам, оптимальная активность которых проявляется при pH 2-5 и температуре 30-40°С. Катепсины относятся к внутриклеточным эндопептидазам и, как правило, содержатся в лизосомах (Kotodziejska I., Sikorski Z., 1984) Активность катепсинов B+L (Борисова М.А., 1995) проявляется не только в целой мышце, но и в выделенной из нее перемизиуме (около 10%).

Протеиназы мышечной ткани проявляют активность в узком диапазоне рН. Так катепсин Bi является тиоловой эндопептидазой и активируется SH-соединениями, имеет оптимум активности при рН 6,0 (Burleigh М.С. and et., 1974) проявляет более высокую, по сравнению с коллагеназой, способность гидролиза коллагена в кислой среде. Катепсин D является карбоксильной эндопептидазой, проявляющей свою активность при рН 2,8 - 4,0, расщепляет низкомолекулярные пептиды построенные из 5 и более аминокислотных остатков, белки - тропонин, тропомиозин, коннектин. Аминопептидаза Н способна гидролизовать белки и производные аминокислот с максимальной активностью при рН 6,0 (Nistimura Toshihida and et., 1994). Катепсин L - тиоло-вая эдопептидаза гидролизует белки миозин, а- актинин и комплекс тропо-нина и тропомиозина при рН 5,0.

Лизосомальные эндопептидазы наиболее активны на последних стадиях расщепления макромолекул, когда вначале под действием эндопептидаз образуется много концевых групп. К ним относятся лизосомальные карбокси-пептидазы - катепсины А и В2, тиоловая экзопептидаза - катепсин С, которые расщепляют пептиды и их производные. Катепсины А и С способны гидролизовать белок в присутствии ионов хлора.

В саркоплазме, митохондриях и рибосомах клеток выявлен ряд ферментов, проявляющих свою активность в нейтральной среде в присутствии ионов кальция. Все они являются цистеиновыми эндопептидазами, активными по данным Koohmaraie М., (1989,1990,1991) ,Wipple and et. (1990), Dorota D. K.(1994) при рН 7,5 - 7,8 и температуре 25°C, в их активном центре функционирует SH-группа остатка цистеина.

Система кальцийзависимых протеиназ представлена двумя различными по чувствительности к внутриклеточной концентрации ионизированного кальция ферментами и их эндогенным ингибитором кальпостатином. Про-теиназа, более чувствительная к ионам кальция - кальпаин 1, активируется в

условиях микромолярных количеств Са 2+ при достижении 10-50 мкМ. Большая часть (96%) кальпаинов входит в состав саркоплазматического мат-рикса в неструктурированном виде и только 4% сосредоточено в области z-дисков миофибрилл в связанном состоянии (Zimmerman U.J., 1984).

Лизосомальные и калыдайзависимые нейтральные протеиназы как полагают Murachi Т. (1983) участвуют в деструкции животных тканей двояким образом: непосредственно воздействуя на основные компоненты межклеточных элементов и путем активации других протеолитических ферментов.

Suzuki К. and Ohno S. (1990) полагают, что кальпаины в прижизненных условиях характеризуются достаточно ограниченной протеолитической активностью и гидролизуют эндогенные субстраты до больших фрагментов, что способствует их дальнейшей деградации посредством других протеолитических ферментов, включая катепсины.

Результаты исследований Dorota K.D. (1994), Koohmaraie (1988) показывают, что кальпаины являются важнейшей протеолитической системой, ведущей к изменению белковых макромолекул в стадии посмертного окоченения. Активность кальпаинов по отношению к белкам, входящим в структуру z-дисков, была доказана морфологическими исследованиями Slind and Krivy Н. (1986). В присутствии ионов кальция, протеиназы действуют на периферические и центральные области z-дисков, что способствует их фрагментации и распаду. Имеются данные Murachi Т. (1983) свидетельствующие, что нейтральные протеиназы действуют и на другие миофибриллярные белки - виметин, десмин, филамин. Эти протеиназы способны активировать также некоторые ферменты, участвующие в метаболизме клеток.

Проведенными исследованиями Melloni Е. and et.(1984), Zimmerman UK. P. and Schaepfer W. W. (1984) были получены результаты, согласно которым в процессе автолиза животных тканей происходит инактивация кальпаинов, очевидно, вследствие автопротеолиза и наличия эндогенного инги-

битора - кальпостатина. Ранее полученные данные были подтверждены Куд-ряшовым Л. С. (1987), что специфика свойств кальпаинов, их локализация предопределили проявление активности в автолизирующей мышечной ткани. Максимальная активность ферментов проявляется в парной мышечной ткани, а по мере созревания мяса при низких положительных температурах постепенно снижается. К 72 часам автолиза кальпаины сохраняют около 50% активности от начального значения. Анализируя результаты исследований автор показал, что скорость падения активности наибольшая в течение первых 48-72 часа автолиза.

Следует отметить, что при изучении действия ферментов на мышечную ткань в направленном регулировании и интенсификации технологических процессов необходимо учитывать характер автолиза сырья. Куликовой В.В. (1990) были изучены электрофоретические характеристики образцов парной и охлажденной говядины со сроком хранения 4 суток при температуре 0...4°С. При исследовании парного мяса на форезограммах белков мышечной ткани с нормальным и высоким рН было инструментально обнаружено 11 фракций, а с низким конечным рН 9 фракций. Анализ денситограмм мышечных белков позволил выявить разное процентное содержание фракций, в состав которых входят тропонин Т и тропонин I, что говорит о более высоком уровне активности Са2+-активируемой протеазы в парном ББО сырье. При выдержке мяса в охлажденном состоянии до 4 суток дезагрегация белковых макромолекул в ОБО сырье происходит более интенсивнее, чем в РЭЕ.

В задачу исследований Кудряшова Л. С., Кобеляновой О. А. и др. (1990) входило изучение активности кальпаинов в автолизирующей мышечной ткани говядины с учетом особенностей качественных показателей исходного сырья. Выявленная динамика инактивации кальцийзависимых нейтральных протеиназ характерна для всех исследованных качественных групп

сырья (NOR, PSE, DFD), вместе с тем, уровень активности кальпаинов в парной DFD мышечной ткани в 1,3 раза выше, чем в PSE, что обусловлено свойствами исходного сырья и уровнем концентрации ионов водорода. К 120 часам автолиза, по мнению авторов, различия в активности протеиназ сглаживаются.

По мнению Dutson Т. R. (1982) когда в мышечной ткани в ходе автолиза создаются благоприятные условия для повышения активности лизосомаль-ных ферментов в миофибриллярных белках, идет более интенсивный проте-олиз, чем в том случае, если условия в тканях благоприятствуют действию кальцийзависимых протеиназ.

Важная роль в процессе протеолиза отводится кислым протеиназам L, В, Н и D. Исследуя ферментную активность мышц Тутельян В.А., Васильев A.B. (1987) установили, что эти тиолзависимые катепсины проявляют свою активность за счет первичного гидролитического действия катепсина D.

Виньяр Т.Н., Калиниченко Т.П. (1991), изучая влияние различных мышечных протеиназ на белковые макромолекулы в процессе созревания и хранения соленых рыб, установили, что уровень активности тиоловых катеп-синов может служить показателем потенциальной способности разделанных рыб к созреванию, а содержание одной из самых активных лизосомальных протеиназ, катепсина D, коррелирует со способностью рыб к созреванию.

Борисова М.А и др. (1995) установили, что активность собственных протеиназ мяса направлена не на актин и миозин, а также в большей части и не на коллаген, а на другую белковую группу, в первую очередь определяющую жесткость мяса, вероятнее всего - белки цитоскелета.

В 1990 г Shann-Tzong and et. наблюдали повышенную деструкцию мио-фибрилл в пробах, с неочищенными лизосомальными ферментами, содержащими 7,8 ед. катепсина D и значительно более слабую в опытах с чистыми ферментами и пепстатином.