CC BY
124
664.959:613.281
БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЯСА ПРЕСНОВОДНЫХ РЫБ В ПРОЦЕССЕ АВ ТОЛИЗА
Л.В. АНТИПОВА 1, О П. ДВОРЯНИНОВА 1, АВ. ГРЕБЕНЩИКОВ 1, А.В. АЛЕХИНА 1,
АС. АЛТАЕВА 2, АЛИКУЛОВ ЗЕРЕКБАЙ 2
1 Воронежская государственная технологическая академия,
394000, г. Воронеж, пр-т Революции, 19; тел. : (4735) 55-37-51, электронная почта: [email protected] 2Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева,
Казахстан, 473021, г. Астана, ул. Мунайтпасова, 5
Исследованы особенности биохимических изменений в мышечной ткани прудовых рыб - карпа, толстолобика, белого амура, сазана - при хранении и созревании. Установлена оптимальная продолжительность процесса созревания рыбы в посоле и для кулинарных изделий.
Ключевые слова: прудовая рыба, ультраструктурная характеристика, катепсины, глюкоза, пируват.
Изменения свойств продуктов при хранении обусловливаются происходящими в них процессами - физическими, химическими, биохимическими, микробиологическими, гистологическими и др., которые в одних случаях улучшают потребительские свойства продуктов, а в других вызывают их порчу. Поэтому целью холодильной обработки и хранения продуктов является обеспечение благоприятного протекания первых и минимизация вторых.
Цель настоящей работы - исследование биохимических особенностей мышечной ткани прудовых рыб для рационального и максимального использования при выработке продуктов массового потребительского спроса. Объектами исследования были различные виды прудовой рыбы - карп, толстолобик, белый амур, сазан, переработанные в условиях лаборатории кафедры технологии мяса и мясных продуктов ВГТА.
Мясо уснувшей рыбы служило контрольной пробой, с которой сравнили все последующие изменения в процессе хранения, определяющие консистенцию, вкус и аромат, свойственные охлажденному, а затем и созревшему мясу [1].
Наиболее объективно изменения в тканях можно оценить с помощью микроструктурного анализа, который позволяет выявлять общие структурные особенности исследуемой мышечной ткани [1].
Из структурных элементов мышечной ткани особое внимание привлекают ядра мышечных волокон. Ульт-растру ктура ядер мышечных клеток у сну вшего толсто-
лобика приведена на рис. 1. Здесь и в дальнейшем контрастирование осуществляли марганцево-кислым калием.
В расслабленных волокнах ядра выявлялись обычно в виде овальной, вытянутой, иногда палочковидной форме. Ядра были хорошо структурированы, в них выявлялась четкая хроматиновая гранулированность.
При изучении мышечной ткани уснувшей рыбы в трансмиссионном электронном микроскопе было обнаружено, что мышечные волокна неравномерно воспринимали контрастирующее вещество и характеризовались специфической текстурой (рис. 2: ультраструктура мышечного волокна уснувшего карпа).
Особо следует отметить состояние таких органелл клетки, как митохондрии, весьма чувствительных даже к незначительному изменению внутриклеточного гомеостаза . В митохондриях мышечных клеток уснувшей рыбы выявлялась характерная для органелл структура с электронно-плотным четким матриксом (рис. 3).
По истечении 1-го часа хранения на субклеточном уровне наиболее точным показателем реакции мышечных волокон на воздействие факторов раннего автолиза является структура поведения саркомеров - элементарных единиц сократительного аппарата всей двигательной системы [2]. Фрагмент саркомера мышечной клетки сазана по истечении 1 ч хранения приведен на рис. 4.
Значительно отличается толщина волокон и величина саркомеров в 1-е сутки, т. е. до периода rigor mortis и некоторое время после него. При электрон-
Рис. 1 (X600)
Рис. 2 (X600)
Рис. 3 (X1000)
Рис. 4 (X1000)
Рис. 5 (Х1000)
Рис. 6 (Х1000)
Рис. 7 (Х1000)
Рис. 8 (Х600)
но-микроскопическом исследовании мышц в период развития посмертного окоченения в течение первых 1-3 ч хранения обнаруживается прогрессирующее сокращение миофибрилл мышечного волокна с уменьшением 1-дисков миофибрилл, утолщением 2-пластинок, формированием в 1-диске Ж-полосок и последующим исчезновением Н и 1-дисков (рис. 5, 6).
Фрагмент саркомера мышечной клетки толстолобика по истечении 3 ч хранения и деформация и частичное разъединение мышечных клеток карпа по истечении 5 ч хранения представлены соответственно на рис. 5 и 6.
В результате дальнейшего развития ферментативных процессов физиологический аппарат субмикро-скопического сокращения, т. е. тонкая структура акто-миозинового комплекса, после максимума сокращений разрушался.
Деградация структуры саркомера, деформация внутренней структуры митохондрий мышечной клетки сазана по истечении 5 ч хранения и разрушение мышечной клетки белого амура в результате автолиза по истечении 24 ч хранения показаны на рис. 7 и 8.
Таким образом, установлены изменения, находящиеся в рамках существующей классической теории автолиза. Известно, что биохимические изменения тесно связаны с действием внутриклеточных ферментов -катепсинов [3]. На рис. 9 представлены результаты анализа протеолитической активности (ПА) катепсинов в зависимости от времени при различных рН. Установлено, что катепсины прудовых рыб имеют кислый характер и проявляют максимальную активность при рН 4,5-5,0 для всех видов рыб.
Как видно на рис. 9, закономерности изменения активности ферментов в процессе хранения разных рыб имеют аналогичный характер [4]. Максимум накопления ПА для всех видов рыб приходится на 24 ч хранения при рН 5. Для белого амура ПА составляет 124,78, для карпа - 118,99, толстолобика - 121,12, сазана -116,73 ед./г. Данные хорошо согласовываются с ультра-структурной характеристикой мышечной ткани рыб. Таким образом, при активизации протеолитических комплексов прежде всего подвергается изменениям
белковая система тканей, что сказывается на их функциональности в технологическом аспекте.
Распад углеводной системы - пусковой механизм автолиза. Интенсивный распад мышечного гликогена приводит к резкому сдвигу величины рН ткани в кислую сторону, что обусловливает изменения в химическом составе и физико-коллоидной структуре белков. Распад мышечного гликогена наблюдается уже в первые часы хранения рыбы (таблица). Минимальное его содержание приходится на 24 ч хранения: для карпа -0,008, толстолобика - 0,01, белого амура - 0,012, сазана - 0,005 мг/см. Закономерности изменения содержания гликогена имеют общий характер.
Таблица
Динамика изменения в процессе хранения, ч
Вид рыоы 0 1 3 5 8 12 24
Гликоген, мг/см
Карп 1,092 0,557 0,251 0,139 0,045 0,014 0,008
Толстолобик 1,114 0,608 0,259 0,148 0,067 0,021 0,012
Белый амур 1,116 0,611 0,265 0,152 0,073 0,025 0,014
Сазан 1,089 0,554 0,248 0,134 0,039 0,012 0,005
Пируват, мг/100 г
Карп 187,1 198,7 230,6 265,7 298,7 312,2 314,8
Толстолобик 195,3 205,7 241,8 281,6 305,9 316,5 319,9
Белый амур 201,3 219,2 256,9 298,7 312,1 323,7 332,4
Сазан 171,9 183,8 222,1 253,1 291,6 307,3 310,5
Глюкоза, мг/см3
Карп 0,011 0,062 0,097 0,112 0,137 0,142 0,139
Толстолобик 0,023 0,071 0,105 0,12 0,143 0,15 0,148
Белый амур 0,021 0,069 0,103 0,117 0,141 0,147 0,145
Сазан 0,009 0,059 0,095 0,11 0,136 0,139 0,137
Актомиозиновый комплекс, мг/см3
Карп 0,634 1,211 1,765 1,894 1,952 1,842 1,732
Толстолобик 0,689 1,273 1,721 2,175 2,203 1,973 1,754
Белый амур 0,712 1,298 1,742 2,132 2,356 2,089 1,812
Сазан 0,601 1,159 1,673 1,849 1,912 1,893 1,699
В соответствии с классическим представлением, кислая среда формируется в том числе и за счет распа-
ч
-Карп
*,ч
Толстолобик -д-Белый амур -х-Сазан
*,ч
Рис. 9
да АТФ, что дает начало необратимым процессам гликолиза и усиливает мышечное окоченение. Распад гликогена осуществляется двумя путями: гликолиз и гликогемолиз. По первому - из глюкозы образуется пиру-ват ® молочная кислота (аэробный путь), по второму -отщепляется глюкозофосфат ® гликолиз. Суммарный эффект приводит к снижению рН. Процесс проходит не обязательно до полного расходования гликогена, а в основном до кислой среды, при которой инактивируется ферментативная система, обеспечивающая образование молочной кислоты. О протекании сложных биохимических проце ссов можно судить по изменению у гле-водной системы, в частности по образованию пирувата и глюкозы (таблица).
Полученные результаты показывают, что рост содержания пирувата характерен для всех исследуемых рыб. По сравнению с контрольными образцами за 24 ч хранения содержание пирувата увеличивается в мясе карпа от 187,1 до 314,8 мг/100 г, толстолобика - от
195.3 до 319,9 мг/100 г, белого амура - от 201,3 до
332.4 мг/100 г, сазана - от 171,9 до 310,5 мг/100 г. Динамика изменения пирувата и глюкозы у исследуемых рыб практически одинаковая, но у белого амура и толстолобика она выше, чем у карпа и сазана. Это свидетельствует о том, что автолитические процессы у этих рыб происходят более активно.
Наибольшее увеличение глюкозы происходит в первые часы хранения (от 0 до 5 ч), что свидетельствует об активном распаде гликогена по пути гликогемолиза. Максимум накопления глюкозы приходится на 12 ч хранения для всех видов рыб и составляет: 0,142 для карпа, 0,146 для толстолобика, 0,149 для белого амура, 0,138 мг/см3 для сазана [4].
Изменения в углеводной и ферментной системах приводят к образованию актомиозинового комплекса. Изменения содержания актомиозинового комплекса (таблица) в мышцах в процессе хранения рыб имеют аналогичный характер. Окоченение мышечной ткани, наблюдающееся уже в первые часы хранения, обусловлено образованием из белков актина и миозина нерастворимого актомиозинового комплекса, предпосылками образования которого являются отсутствие адено-зинтрифосфорной кислоты (АТФ), кислая среда мяса рыбы и накопление молочной кислоты из-за распада гликогена по анаэробному пути. Уменьшение и полное исчезновение АТФ связано с ее распадом до аденозин-дифосфорной (АДФ), аденозинмонофосфорной (АМФ) и фосфорной кислот в результате ферментативного действия миозина. Максимум содержания акто-миозинового комплекса наблюдается для карпа через 3 ч, толстолобика - 5 ч, белого амура - 8 ч, сазана - 5 ч. Это свидетельствует о разной скорости протекающих биохимических процессов и связано с уровнем активности ферментных систем [3]. Кислая среда, которая является закономерным явлением распада АТФ, усиливает мышечное окоченение. В связи с тем, что в мышечную ткань рыбы не поступает кислород, окислительные процессы в ней заторможены, в мясе накапливаются избытки молочной и фосфорной кислот. Активная реакция среды (рН) при этом изменяется от 7,26 до 6,02. При накоплении молочной кислоты наступает
быстрое сокращение (окоченение) мускулатуры, сопровождающееся коагуляцией белка. При этом акто-миозин теряет свою растворимость, белки стабилизируются, а кальций выпадает из коллоидов белка и переходит в раствор (мясной сок). Полное окоченение наступает при 8 ч хранения. Затем по мере увеличения концентрации молочной кислоты и коагуляции белка происходит распад актомиозинового комплекса. Свернувшиеся белки теряют свои коллоидные свойства, становятся неспособными связывать воду и в известной степени лишаются своей дисперсной среды (воды).
В результате накопления молочной, фосфорной и других кислот в мясе рыбы увеличивается концентрация водородных ионов, вследствие чего снижается рН до кислой среды. В кислой среде при распаде АТФ происходит частичное накопление неорганического фосфора. Резко кислая среда и наличие неорганического фосфора считается причиной диссоциации актомиози-нового комплекса на актин и миозин. Распад этого комплекса начинается после 8 ч хранения, т. е. снимается явление окоченения и жесткости мяса, наступает мышечное разрушение и затем созревание - глубокий автолиз.
Таким образом, наряду с биохимическими показателями с морфологической точки зрения созревание мяса рыб на первых стадиях обусловливалось нарушением субмикроскопического аппарата сокращения. Оно сопровождалось процессом возникновения разных степеней сокращения и расслабления мышечных волокон, образованием узлов сокращений, поперечных разрывов по узлам и продольных разъединений волокон. В результате таких изменений мясо становится нежным, качество его улучшается. При дальнейшем хранении мясо может ухудшать свои показатели и становиться жестким. Из полученных данных видно, что оптимальным временем, необходимым для созревания рыбы в посоле, является интервал от 0 до 7 ч, а временной интервал от 9 до 24 ч оптимален для производства кулинарных изделий (рыба жареная, печеная, отварная, а так же начинки для изделий в тесте).
На основе результатов исследований на кафедре технологии мяса и мясных продуктов ВГТА были разработаны новые рыбные продукты с использованием мяса прудовых рыб: ТУ 9272-001-49745450-2008 «Пресервы из прудовой рыбы в ссусах и заливках», ТУ 9266-002-49745450-2008 «Полуфабрикаты из прудовых рыб замороженные и охлажденные», отличающиеся высокой пищевой и биологической ценностью и отвечающие современным требованиям функционального питания. В условиях экспериментально-опытного цеха на базе ОАО «Восток» произведена выработка опытной партии пресервов из прудовых рыб по разработанной рецептуре.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сулейманов С.М. Методы морфологических исследований. - Воронеж: Рос. акад. с.-х. наук, 2007. - 87 с.
2. ГОСТ Р 50372-92. Мясо. Метод гистологического иссле - 4. Антипова Л .В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы ис -
дования. - М.. Госстандарт России. Изд-во стандартов, 1993. - 16 с. следования мяса и мясных продуктов. - М.: Колос, 2001. - 376 с.
3. Козлов А .П. Контроль качества рыбных товаров в торговле. - СПб.: Экономика, 1998. - 55 с. Поступила 20.07.09 г.
BIOCHEMICAL CHANGES OF MEAT OF FRESH-WATER FISHES IN THE COURSE OF AUTOLYSIS
L.V. ANTIPOVA 1, OP. DVORYANINOVA 1, A.V. GREBENSCHIKOV 1, A.V. ALEKHINA 1,
AS. ALTAEVA 2, ALIKULOV ZEREKBAY 2
1 Voronezh State Technological Academy,
19, Revolution av., Voronezh, 394000; ph. : (4732) 55-37-51, e-mail: [email protected]
2 Euroasian National University of L.N. Gumilev,
5, Munaytpasova st., Astana, 473021, Kazakhstan
Features of biochemical changes in a muscular fabric pondfishes - carp, silver carp, white cupid, sazan - at storage and maturing are investigated. Optimum duration of process of maturing of fish in salting and for culinary products is established. Key words: pondfish, the ultrastructural characteristic, katepsins, glucose, piruvat.
665.112.2
НАКОПЛЕНИЕ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ В РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЛАХ ПРИ ТЕРМО- И МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКЕ
Д.Н. МУРАШОВА, Н.В. МАКАРОВА
Самарский государственный технический университет,
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244; тел ./факс: (846) 332-20-69, электронная почта: _ [email protected]
Изучено накопление вторичных продуктов окисления масел при термоокислении и окислении в микроволновой печи. Даны рекомендации по использованию растительных масел, обработанных при повышенных температурах, при при -готовлении пищи.
Ключевые слова: окисление, растительные масла, вторичные продукты окисления, термообработка, микроволновая обработка.
Под влиянием ряда сложных химических превращений при окислении в жирах и маслах происходит накопление специфических продуктов распада триглицеридов - свободных жирных кислот, перекисей и гидроперекисей, карбонильных соединений - альдегидов и кетонов, жирных спиртов, оксиполимеров, которые в дополнение к прогорклому вкусу и запаху могут обусловливать понижение температуры дымообразова-ния, вспенивание фритюрных масел, распад витаминов, а также оказывать возможное токсическое влияние и даже деструктивные изменения в пищеварительном тракте. Это диктует необходимость контролировать качество масел, используемых в пищу. Одним из важнейших показателей окисленности масел является перекисное число, характеризующее содержание перекисей и гидроперекисей в масле [1, 2]. В процессе хранения эти соединения распадаются с образованием вторичных продуктов окисления, более устойчивых карбонильных соединений - альдегидов, кетонов и их производных, являющихся носителями неприятного вкуса и запаха окисленных растительных масел.
Поэтому по величине перекисного числа нельзя количественно оценить степень окисленности жиров [3], необходим контроль уровня вторичных продуктов окисления
Цель наших исследований - сравнительное изучение качества исходных масел, масел, прошедших тепловую обработку при 80°С в течение 6 ч, масел, прошедших обработку при 180°С 1 и 2 ч и микроволновую обработку в течение 9 мин, по содержанию вторичных продуктов окисления. В качестве объектов исследования были выбраны образцы наиболее употребляемых в пищевых целях растительных масел в Поволжском регионе: подсолнечного рафинированного и дезодорированного марки Золотая семечка, подсолнечного нерафинированного и недезодорированного марки Слобода, кукурузного марки Затея, горчичного марки Огородников и оливкового масла марки Guillen.
При микроволновой обработке пяти исследуемых растительных масел не происходило повышения содержания продуктов окисления - карбонильных соединений по сравнению с исходными маслами (рис. 1).
Термообработка растительных масел в течение 6 ч при 80°С, наоборот, вызвала значительное накопление карбонильных соединений (рис. 1) в кукурузном и оливковом масле: у кукурузного с 0,33 до 0,66%, у оливкового с 0,52 до 1,16%. Обработка подсолнечного рафинированного и дезодорированного масла при этих условиях не увеличила содержания карбонильных соединений. Вероятно, большую устойчивость к их обра-
