CC BY
29
УДК 636.088.31
Химический состав, биологическая и энергетическая ценность мясной продукции бычков калмыцкой породы различных генотипов по CAPN1
Д.Б. Косян
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
Аннотация. В работе с применением генетической оценки установлена биологическая особенность крупного рогатого скота при полиморфизме гена CAPN1, проявляющаяся в изменении аминокислотного состава мышечной ткани. В частности, нежность мяса может быть прижизненно предсказана по наличию в генотипе полиморфизма гена CAPN1. Мясо животных-носителей желательного аллеля С316 гена CAPN1 по химическому составу характеризуется высокой пищевой и биологической ценностью. Максимальным содержанием протеина на 18 сутки созревания характеризовались образцы мяса животных-носителей полиморфизма гена CAPN1. Разница составила 0,45 и 0,58 % в сравнении с гете-розиготами и гомозиготными животными по аллелю G.
Summary. Biological peculiarity of beef cattle with polymorphism in CAPN1 gene has been established using genetic assessment. It is manifested in change of amino acid composition of muscle tissue. In particular, it is possible to predict the tenderness of beef if there is CAPN1 gene in genotype. Meat of animal that has a desirable allele С316 of CAPN1 gene is characterized by high nutritional and biological value according to chemical composition. Meat samples from animals having polymorphism in CAPN1 gene are characterized by maximum content of protein on the 18th day of aging. The difference has been 0.45 and 0.58 % in comparison with heterozygotes and homozygous animals by G allele.
Ключевые слова: химический состав мяса, полиморфизм гена CAPN1, аллель С316 гена CAPN1, бычки калмыцкой породы.
Key words: ^emical composition of meat, polymorphism of CAPN1 gene, С316 allele of CAPN1 gene, kalmyk bulls.
Введение. В настоящее время предъявляются новые требования к оценке и ранней диагностике продуктивных качеств мясного скота. Работа идёт в направлении выявления животных с лучшей конверсией питательных веществ, хорошими мясными качествами по мышечному глазку, нежности мяса и т. д. Всё большее распространение получает практика определения коммерческой стоимости животного на основании прижизненной оценки его качеств [1, 2]. Во многом существующий прогресс в этой области стал возможным благодаря успехам в развитии технологий молекулярной биологии и генетики.
Используя методы молекулярной биологии, появилась возможность давать раннюю прижизненную оценку продуктивных свойств животных по наличию отдельных генов-маркеров [3-6].
Поэтому разработка способов идентификации и характеристики животных-носителей хозяйственно-полезных признаков по характеристике эндогенных ферментативных систем в мясном скотоводстве и поиск молекулярно-генетических маркеров, связанных с продуктивностью, представляются вполне своевременным.
Состав и соотношение основных химических компонентов, которые представлены водой, белком, жиром и минеральными солями определяют пищевую ценность и вкусовые качества мяса. Говядина как вид мяса является важным и ценным продуктом питания, что обусловлено содержанием полноценных белков, незаменимых аминокислот и легко усваиваемых жиров. При изучении химического состава мясной продукции очень важно с экономической точки зрения установить распределение питательных веществ по съедобным и несъедобным частям тела.
При изучении основных компонентов мяса - воды, белка, жира и минеральных веществ, установлено, что около 50 % воды и белка туши находится в мышцах, а свыше 50 % общего экстрагируемого жира приходится на жировое депо. В этой связи отложение воды и белка тела определяется ростом мышц, а интенсивность роста оказывает существенное влияние на изменения в содержании экстрагируемого жира, что, в свою очередь, связано с изменением массы жировых депо. Поэтому возникает необходимость в исследованиях состава туши не только путём морфологических исследований, но и проведением последующего химического анализа для комплексной оценки качества мясной продукции с учётом пищевой, биологической, энергетической ценности и её экологической чистоты. При этом важное значение имеет химический состав мякотной части туши как основного показателя, характеризующего
пищевую ценность мяса. Кроме того, исследования химического состава мяса молодняка крупного рогатого скота представляют большой научный и практический интерес при сравнительной оценке их технологических свойств, а также при определении хозяйственно-биологических особенностей бычков разных генотипов.
Материал и методы исследования.
Исследования проводились на бычках калмыцкой породы. Первоначально осуществлялась генетическая оценка месячных бычков калмыцкой породы (n=70). На основании этой оценки были сформированы три группы животных по 15 голов в каждой с различным сочетанием аллелей соответственно: гомозиготные (III группа) и гетерозиготные (II группа) по аллелю С316 и гомозиготные по аллелю G гена CAPN1 (I группа). В качестве исследуемого биологического материала в работе использовались образцы крови для выделения ДНК. Забор крови проводился с использованием одноразового инструмента; в качестве антикоагулянта использовали 1,5 М ЭДТА. Выделение ДНК для постановки ПЦР в реальном времени.
Исследования химического состава кормов, биосубстратов животных производились в центре коллективного пользования Всероссийского НИИ мясного скотоводства - независимом аккредитованном Испытательном центре (аккред. Росс RU №000121 ПФ 59). Оценка качества мяса животных предполагала, в том числе, исследования в период созревания. Образцы мышечной ткани, полученные в течение 10 часов после убоя, хранились 18 дней при температуре 2 0С. Холодильная обработка осуществлялась в соответствии с действующими нормативами. Периодически отбирались пробы для дальнейших исследований. Исследования физико-химических показателей включали в себя: определение химического состава ткани, в частности, массовой доли жира по ГОСТ 23042-86; золы - по ГОСТ 15113-77; белка - по ГОСТ 23327-78 с предварительной минерализацией проб; определение содержания аминного азота в образцах методом формольного титрования; определение массовой доли влаги - по ГОСТ 15113.8-77.
Уровень pH водного экстракта мышечной ткани определяли потенциометрическим методом по ГОСТ 3624-87. С целью изучения изменения состояния и структуры белков мышечной ткани проводили исследования функционально-технологических показателей опытных образцов.
В ходе исследований был определён аминокислотный состав мяса методом капиллярного электрофореза с использованием системы «Капель» путём измерения массовой доли аминокислот (Методика М-04-38-2009).
Статистическая обработка полученного материала проводилась с применением общепринятых методик при помощи приложения «Excel» из программного пакета «Office XP» и «Statistica 6.0».
Результаты. Необходимо отметить, что химический состав мяса достаточно сложен и не обладает постоянством у животных разных генотипов. При этом наибольшей вариабельностью из всех питательных веществ отличается жир, относительной стабильностью обладают белковая часть мякоти туши и минеральные вещества (табл. 1).
Таблица 1. Химический состав средней пробы мяса-фарша, %
Показатель Группа
I II III
Влага 69,68±0,53 70,03±1,25 68,16±2,22
Сухое вещество 30,33±0,53 29,97±1,25 31,84±2,22
Жир 11,96±1,12 9,96±0,70 11,80±2,35
Протеин 17,49±1,64 19,11±0,61 19,16±0,61
Зола 0,88±0,01 0,90±0,008 0,88±0,61
Химический анализ мяса-фарша показал, что молодняк III группы характеризовался наибольшим количеством сухого вещества в мякотной части туши, он на 1,51 % превосходил сверстников с I группы и на 1,87 % - со II.
Преимущество по содержанию протеина было у молодняка II и III групп, они, минимально различаясь между собой на 0,05 %, соответственно на 1,67 и 1,62 % превосходили сверстников I группы.
Наиболее интенсивным процессом жироотложения характеризовались бычки с I группы, они на 0,16 % превосходили аналогов II группы и на 2,00 % - III. При этом разница между животными III и II групп составила 1,84 %.
Содержание золы в мясе во все возрастные периоды было достаточно стабильно, межпородных различий по её концентрации не установлено.
На переваримость и усваиваемость питательных веществ мясных продуктов существенное влияние оказывает их соотношение. Анализ полученных данных свидетельствует об оптимальном соотношении белка и жира в мясе молодняка всех генотипов.
Соотношение влаги и жира в средней пробе мяса-фарша характеризует спелость (зрелость) мясной продукции. Лидирующее положение по этому показателю занимал молодняк II группы - 7,09, что обусловлено большим содержанием белка в средней пробе мяса-фарша, вследствие более интенсивного протекания роста в организме животных этого генотипа. Животные III группы уступали сверстникам 0,99 %. Минимальной величиной изучаемого показателя отличался молодняк I группы, они на 1,24 и 0,25 % уступали III и II группам соответственно.
Для определения взаимосвязи показателей химического состава мяса-фарша были рассчитаны коэффициенты корреляции между содержанием воды, сухого вещества, жира, протеина и золы (табл. 2).
Таблица 2. Взаимосвязь между показателями химического состава
мяса-фарша (г±тг)
Коррелируемые признаки Показатель
(г±тг) 1г достоверность
Вода - жир -0,847±0,100 8,46 0,999
Вода - сухое вещество -0,999±0,001 999,0 0,999
Вода - протеин -0,293±0,323 0,906
Вода - зола 0,824±0,113 7,280 0,999
Сухое вещество - жир 0,847±0,100 8,463 0,999
Сухое вещество - протеин 0,293±0,323 0,906
Сухое вещество - зола -0,824±0,113 7,280 0,999
Протеин - жир -0,260±0,329 0,791
Протеин - зола 0,292±0,323 0,903
Жир - зола -0,995±0,003 280,37 0,999
Установлена высокая положительная, достоверная по третьему порогу взаимосвязь между содержанием воды и золы, а также сухого вещества и жира в образцах мяса-фарша. Наряду с этим выявлена достоверная закономерность, при которой с увеличением содержания воды уменьшается содержание жира и сухого вещества, а с увеличением сухого вещества и жира достоверно снижается содержание золы в образцах средней пробы мяса-фарша бычков.
При комплексном определении качества мясной продукции существенное внимание уделяется оценке длиннейшей мышцы спины как наименее зависимой от функциональных изменений и наиболее - от генотипа.
Мышечная ткань мяса говядины отличается сложным химическим составом. Пищевая ценность мяса определяется содержанием и соотношением в нём основных питательных веществ - белков и жиров. В этой связи для объективной оценки питательной и биологической ценности мясной продукции важное значение имеет определение химического состава длиннейшей мышцы спины.
Полученные данные и их анализ свидетельствуют, что динамика содержания влаги и сухого вещества была противоположной: при снижении массовой доли воды аналогичный показатель сухого вещества повышался (табл. 3).
Повышение содержания сухого вещества в длиннейшей мышце спины у молодняка всех групп обусловлено увеличением массовой доли внутримышечного жира вследствие активизации процессов жироотложения.
Таблица 3. Химический состав длиннейшей мышцы спины молодняка, % (X ± Бх)
Срок « Показатель
Б
созрева- пу сухое
ния, сут £ вода вещество жир протеин зола
ОО 77,13±0,87 22,88±0,87 0,69±0,16 20,95±0,68 0,99±0
4 СО 77,22±0,51 22,78±0,51 0,43±0,11 21,35±0,54 1,00±0,004
СС 77,02±0,10 22,98±0,10 0,64±0,06 21,36±0,04 0,99±0
ОО 76,00±0,39 24,01±0,39 0,51±0,08 22,51±0,32 1,00±0,01
6 СО 75,67±0,15 24,33±0,15 0,42±0,04 22,91±0,12 1,00±0
СС 75,63±0,37 24,37±0,37 0,49±0,03 22,88±0,36 1,00±0
ОО 75,73±0,20 24,27±0,20 0,40±0,12 22,88±0,08 1,00±0
9 СО 76,57±1,22 23,43±1,22 0,45±0,17 21,98±1,37 1,00±0,004
СС 76,11±0,32 23,89±0,32 0,44±0,22 22,45±0,53 1,00±0
ОО 76,32±0,01 23,69±0,01 0,81±0,38 21,88±0,40 1,00±0,01
11 СО 76,58±0,32 23,42±0,32 0,46±0,07 21,96±0,25 1,00±0,004
СС 76,39±0,16 23,61±0,16 0,37±0,14 22,24±0,23 1,00±0
ОО 77,35±0,02 22,66±0,02 0,69±0,04 20,98±0,06 0,99±0
13 СО 77,02±0,42 22,98±0,42 0,64±0,16 21,36±0,54 0,99±0,004
СС 77,23±0,27 22,77±0,27 0,62±0,12 21,15±0,26 0,99±0
ОО 76,91±0,49 23,10±0,49 0,82±0,15 21,29±0,64 0,99±0
15 СО 76,85±0,06 23,15±0,06 0,52±0,05 21,64±0,06 0,99±0,004
СС 76,80±0,13 23,20±0,13 0,76±0,12 21,45±0,20 0,99±0
ОО 76,12±0,30 23,88±0,30 0,85±0,04 22,04±0,34 0,99±0
18 СО 76,34±0,45 23,66±0,45 0,49±0,11 22,17±0,35 0,99±0,004
СС 76,47±0,22 23,53±0,22 0,47±0,17 22,07±0,20 0,99±0
ОО 75,57±0,98 24,44±0,98 0,70±0,01 22,75±0,98 0,99±0
21 СО 76,29±0,58 23,71±0,58 0,55±0,12 22,16±0,51 1,00±0,004
СС 75,96±0,57 24,04±0,57 0,70±0,08 22,35±0,61 0,99±0
Мясо бычков калмыцкой породы с генотипом СО отличалось большим содержанием влаги и меньшей массовой долей жира при сроке созревания 4 сут - 77,22±0,51 и 0,43±0,11, а при продлении срока созревания до 11 сут - соответственно 76,58±0,32 и 0,46±0,07 %, что определило меньшую энергетическую ценность. В то же время оно характеризовалось лучшим аминокислотным составом, вследствие чего было биологически более полноценным. Мясная продукция, полученная при убое животных с генотипом ОО при созревании 4 сут и 11 сут, уступала по качественным показателям мясу молодняка с генотипом СС.
При комплексной оценке качества мяса кроме его пищевой и энергетической ценности учитывается и биологическая полноценность. Она характеризуется наличием и концентрацией химических компонентов мяса, содержащихся в малых и ультрамалых количествах, но выполняющих в организме жизненно важные функции. К таким веществам в составе мяса говядины, наряду с другими, относятся незаменимые аминокислоты. Их наличие свидетельствует о полноценности белков мяса, которые являются основным компонентом питательных веществ мясной продукции. О количестве полноценных белков принято судить по содержанию в мясе незаменимой аминокислоты триптофан, входящей во все мышечные белки и отсутствующей в соединительной ткани. О содержании неполноценных белков свидетельствует наличие и количество заменимой аминокислоты оксипролин, отсутствующей в полноценных белках, но в белке соединительной ткани коллагене её находится около 14 %. Отношение триптофана к оксипролину является белковым качественным показателем, который даёт возможность установить соотношение мышечных и соединительно-тканных белков. В этой связи считается: чем выше белковый качественный показатель, тем выше биологическая полноценность и качество мясного сырья.
Подтверждением этого являются показатели биологической полноценности длиннейшей мышцы спины, которые у бычков всех групп составили 5,21, что указывает на высокое пищевое качество мяса (табл. 4).
Таблица 4. Биологическая полноценность длиннейшей мышцы спины, мг%
Генотип Показатель
триптофан оксипролин БКП
339±29,7 61,6±0,90 5,5
св 323±0,80 60,4±2,13 5,38
сс 309±17,3 63,3±0,45 4,09
Важными показателями, характеризующими качество мясной продукции, являются физико-химические признаки и технологические свойства. Они проявляются в ходе процессов, происходящих при созревании мяса. Созревание мяса - это совокупность сложных биохимических процессов в мышечной ткани и изменений физико-коллоидной структуры белка, протекающих под действием тканевых ферментов.
На стойкость мяса при хранении существенное влияние оказывает концентрация свободных ионов водорода, которая, в свою очередь, зависит от количества гликогена, содержащегося в мышцах. Его распад начинается в фазе послеубойного окоченения, что приводит к накоплению молочной кислоты. Это способствует образованию в мясе кислой среды. Кроме того, происходят также некоторые изменения физико-коллоидной структуры белков. В результате кислая среда сама по себе действует бак-териостатически, вследствие чего мясо приобретает хранимоспособность в связи с неблагоприятными условиями для развития микроорганизмов.
Полученные нами данные свидетельствуют об оптимальной норме рН в процессе созревания до 21 сут, которая не превышала по уровню предельно допустимой концентрации (табл. 5).
Таблица 5. Физико-химические и технологические свойства длиннейшей мышцы спины (X ± Бх)
Созревание, сут Генотип Показатель
рН влагоемкость, % цветность, ед. экстинции
5,68±0 55,00±2,43 232,5±10,61
4 св 5,65±0,17 55,58±1,36 255,00±21,21
сс 5,72±0,07 54,55±2,92 250,00±6,12
вв 5,40±0,22 56,40±5,55 242,50±3,54
6 св 5,39±0,28 56,07±2,09 241,67±2,04
сс 5,75±0,28 56,50±1,99 230,00±25,50
вв 5,53±0,04 58,23±0,79 187,50±10,61
9 св 5,50±0,07 58,37±1,71 206,67±8,90
сс 5,57±0,07 61,18±1,11 203,00±15,12
11 вв 5,54±0,10 56,72±0,01 197,50±3,54
св 5,52±0,08 54,18±3,15 183,33±12,42
сс 5,51±0,11 54,26±3,66 187,33±2,86
13 вв 5,57±0,08 57,05±0,97 168,50±3,54
св 5,58±0,09 58,35±0,57 178,33±2,04
сс 5,59±0,03 53,75±4,50 169,67±6,12
15 вв 5,63±0,05 58,01±4,46 157,50±8,90
св 5,73±0,14 59,12±1,20 168,67±2,04
сс 5,68±0,08 56,74±4,05 167,33±6,12
18 вв 5,62±0,01 57,92±1,68 147,50±3,54
св 5,68±0,08 60,01±1,73 164,67±3,89
сс 5,69±0,06 59,20±0,43 166,00±5,94
21 вв 5,75±0,15 55,97±0,98 145,50±2,54
св 5,87±0,08 56,22±1,70 162,67±1,89
сс 5,86±0,30 60,09±4,98 164,00±1,94
При созревании длиннейшей мышцы спины в срок от 4 до 11 сут произошло некоторое уменьшение уровня рН у бычков всех генотипов. Так, у молодняка с генотипом вв уменьшение рН составило 0,14, с генотипом св - 0,13 и с генотипом сс - 0,21. В процессе созревания, в период до 18 сут этот показатель увеличился, превысив как значения 11-суточного созревания, так и значения 4-суточного созревания у бычков с генотипом вв на 0,06 (1,06 %, Р>0,95), с генотипом сс - 0,03 (0,52 %). У молодняка с генотипом св произошло повышение значений рН на 0,03 ед. (0,53 %), однако они не были достоверными и не выходили за пределы допустимой концентрации.
Товарный вид мясной продукции во многом определяется интенсивностью её окраски. Полученные данные свидетельствуют, что в процессе созревания мяса величина изучаемого показателя снижалась у молодняка всех групп. Так, у животных с генотипом вв в период от 4 до 11 сут снижение составляло 35,0 ед. (15,05 %, Р>0,95), с генотипом св - 71,7 ед. (28,11%, Р>0,95) и с генотипом сс - 62,7 ед. (25,07 %, Р>0,999). При продолжительности созревания до 18 сут величина интенсивности окраски изучаемых образцов, полученных от молодняка с генотипом, ещё более снизилась. У бычков с генотипом вв снижение составляло 85,00 ед. (36,56 %, Р>0,99), с генотипом св - 90,30 ед. (35,42 %, Р>0,99) и с генотипом сс - 84,00 ед. (33,60 %, Р>0,999).
Существенных межгрупповых различий по интенсивности окраски мясной продукции не установлено. В то же время отмечалась тенденция, которая заключалась в том, что мясо молодняка желательных генотипов во все периоды созревания характеризовалось более насыщенным цветом. Тем не менее, судя по величине полученных нами показателей, можно утверждать, что, несмотря на их генетическую изменчивость, они всегда находились на уровне технологических требований.
С целью определения силы и направления взаимосвязи между такими важными показателями химического состава длиннейшей мышцы спины как вода, сухое вещество, жир, протеин и зола были рассчитаны коэффициенты корреляции между этими показателями в среднем по всем группам при длительности созревания 4 сут. (табл. 6).
Таблица 6. Взаимосвязь между показателями химического состава длиннейшей мышцы спины
(г±тг)
Коррелируемые признаки Показатель
(г±тг) 1г достоверность
Вода - жир 0,187±0,341 0,5 49
Вода - сухое вещество -0,999±0,0001 999,00 0,999
Вода - протеин -0,895 ±0,070 12,783 0,999
Вода - зола -0,327 ±0,315 1,037
Сухое вещество - жир -0,187 ±0,341 0,549
Сухое вещество - протеин 0,895 ±0,070 12,783 0,999
Сухое вещество - зола 0,327 ±0,316 1,038
Протеин - жир -0,496 ±0,267 1,858
Протеин - зола 0,627 ±0,214 2,923 0,95
Жир - зола -0,739 ±0,160 4,610 0,99
Установлена высокая положительная, достоверная взаимосвязь между содержанием протеина и золы, а также сухого вещества и протеина в длиннейшей мышцы спины. Наряду с этим выявлена отрицательная достоверная взаимосвязь, при которой обратно пропорционально с увеличением содержания воды изменяется содержание сухого вещества и протеина, а с увеличением протеина снижается содержание жира, достоверно также снижается содержание золы при увеличении содержания жира в образцах средней пробы длиннейшей мышцы бычков.
Таким образом, биологической особенностью крупного рогатого скота при полиморфизме гена САР№ являются изменения в аминокислотном составе мышечной ткани. Нежность мяса может быть прижизненно предсказана по наличию в генотипе полиморфизма гена САРК1. Мясо животных-носителей желательного аллеля С316 гена САР№ по химическому составу характеризуется высокой пищевой и биологической ценностью. Максимальным содержанием протеина на 18 сут созревания ха-растеризовались образцы мяса животных-носителей полиморфизма гена САР№. Разница составила 0,45 и 0,58 % в сравнении с гетерозиготами и гомозиготными животными по аллелю G.
Литература
1. Эрнст Л.К., Жигачев А.И., Кудрявцев В. А. Мониторинг генетического груза в чёрно-пёстрой, голштинской и айрширской породах крупного рогатого скота // Зоотехния. 2007. № 3. С. 5-10.
2. Новые приёмы высокоэффективного производства говядины: монография / В.И. Левахин, В.В. Попов, Ф.Х. Сиратзетдинов, В.В. Калашников, И.Ф. Горлов, Е.А. Ажмулдинов. М.: Вестник РАСХН, 2011. 412 с.
3. Фисинин В.А. Генетический потенциал скота и его использование // Животноводство России. 2003. № 2. С. 2-5.
4. Estimation of breed and heterosis effects for growth and carcass traits in cattle using published crossbreeding studies / J.L. Williams, I. Aguilar, R. Rekoya, J.K. Bertrend // Journal of Animal Science. 2010. № 2. P. 460-466.
5. Чугай Б.Г. Генотип и технология откорма // Животноводство России. 2010. № 2. С. 45-48.
6. Зиновьева Н.А., Эрнст Л.К. Проблемы биотехнологий и селекции сельскохозяйственных животных: учебник для ВУЗов. М.: Изд-во ВГНИИ животноводства, 2006. 342 с.
Косян Дианна Багдасаровна, кандидат биологических наук, заведующая микробиологической лабораторией ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, 9 Января, 29, e-mail: [email protected]
