Научная статья на тему 'Исследование реологических свойств мышц охотоморских креветок'

Исследование реологических свойств мышц охотоморских креветок Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
483
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Паулов Ю. В., Швидкая З. П., Леваньков С. В., Шульгина Л. В.

Исследованы реологические свойства мышц некоторых видов охотоморской креветки: Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus, Argis ochotensis. Установлено, что данные виды характеризуются высокими структурно-механическими свойствами мышц и являются перспективным сырьем для производства формованной, восстановленной и комбинированной продукции независимо от размерно-массовых характеристик и биологического состояния креветки. Показана зависимость динамических реологических показателей от химического состава мышц, соотношения основных миофибриллярных белков, продолжительности морозильного хранения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Паулов Ю. В., Швидкая З. П., Леваньков С. В., Шульгина Л. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Investigation of rheological properties of the Okhotsk Sea shrimps muscles

Rheological properties of muscles of the shrimps Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus, Argis ochotensis were investigated by the means of penetration. Any dependence of the properties on broken stress and broken deformation was not revealed for all species. The maximum values of tensile strength had the muscles of Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus had medium values of the tensile strength, and the Argis ochotensis muscles had the minimum tensile strength. Apparently, the lowered tensile strength of the Pandalus hypsinotus muscles can be explained by less closed wisp of muscle fibers packing. On the other hand, the Argis ochotensis muscles have a close arranging of the wisp of fibers, but low mechanical firmness of the fibers. Probably the high-complicated fiber structure of longitudinal and diametrical direction of shrimp muscles was the main reason of dispersion of the values of tensile strength in the experiment. The rheological properties were heterogeneous because of varying density of the wisp packing, fiber length, and their mutual arrangement. Bearing in mind the features of the muscles structure, several cases of the plunger penetration through the tissue were possible: direct break of fibers by the plunger; penetration of the plunger between fibers; and mixed version of the penetration. The maximum values of tensile strength corresponded to the destruction of muscle fiber bundles, and the minimum values of tensile strength corresponded to penetration between the bundles. To appreciate the contribution of the muscle structure, the shear-viscous rheological indices as storage module and loss module were determined. Both duration of storage and quantity of freezing had influenced on rheological properties. The values of the storage module and loss module of shrimp muscles decreased significantly after double freezing: 2025 % compared with control pattern after a period of 2 month freeze storage. In opposite, the double frozen stuffing from muscles of shrimp had no such decrease of the modules. Without double freezing, the rheological indices and dynamics of their changes were equal for the shrimp and its mince during 4 months of storage. The composition of main muscle proteins was investigated for Pandalus borealis. Correlation between actine and myosin content didn't depend essentially on biological state of shrimp and was about 18.8 %: 20.5 %, accordingly. That's why tensile strength values of the muscles of Pandalus borealis in fit and moult conditions hadn't any essential difference. However, elastic properties of the moult shrimp were less expressed, possibly because of changed character, strength, and direction of protein interactions: the values of loss module of muscles of moult shrimp were about 8085 % of the values of fit shrimp muscles. The results of rheological investigations show that the studied shrimp species are the objects with high structure-mechanical properties of muscles. The heterogeneity of shear properties of the shrimp muscles structure is determined by density of fibers packing, fibers length, and their mutual arrangement. Shear-viscous, cohesions properties of the muscles are determined by protein content.

Текст научной работы на тему «Исследование реологических свойств мышц охотоморских креветок»

2005

Известия ТИНРО

Том 140

УДК 664.95:595.384.12(265.53)

Ю.В.Паулов, З.П.Швидкая, С.В.Леваньков, Л.В.Шульгина

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЫШЦ ОХОТОМОРСКИХ КРЕВЕТОК

Исследованы реологические свойства мышц некоторых видов охотоморс-кой креветки: Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus, Argis ochotensis. Установлено, что данные виды характеризуются высокими структурно-механическими свойствами мышц и являются перспективным сырьем для производства формованной, восстановленной и комбинированной продукции независимо от размерно-массовых характеристик и биологического состояния креветки. Показана зависимость динамических реологических показателей от химического состава мышц, соотношения основных миофибриллярных белков, продолжительности морозильного хранения.

Paulov Yu.V., Shvidkaya Z.P., Levan'kov S.V., Shulgina L.V. Investigation of rheological properties of the Okhotsk Sea shrimps muscles // Izv. TINRO. — 2004. — Vol. 140. — P. 305-315.

Rheological properties of muscles of the shrimps Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus, Argis ochotensis were investigated by the means of penetration. Any dependence of the properties on broken stress and broken deformation was not revealed for all species. The maximum values of tensile strength had the muscles of Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus had medium values of the tensile strength, and the Argis ochotensis muscles had the minimum tensile strength. Apparently, the lowered tensile strength of the Pandalus hypsinotus muscles can be explained by less closed wisp of muscle fibers packing. On the other hand, the Argis ochotensis muscles have a close arranging of the wisp of fibers, but low mechanical firmness of the fibers.

Probably the high-complicated fiber structure of longitudinal and diametrical direction of shrimp muscles was the main reason of dispersion of the values of tensile strength in the experiment. The rheological properties were heterogeneous because of varying density of the wisp packing, fiber length, and their mutual arrangement. Bearing in mind the features of the muscles structure, several cases of the plunger penetration through the tissue were possible: direct break of fibers by the plunger; penetration of the plunger between fibers; and mixed version of the penetration. The maximum values of tensile strength corresponded to the destruction of muscle fiber bundles, and the minimum values of tensile strength corresponded to penetration between the bundles.

To appreciate the contribution of the muscle structure, the shear-viscous rheo-logical indices as storage module and loss module were determined. Both duration of storage and quantity of freezing had influenced on rheological properties. The values of the storage module and loss module of shrimp muscles decreased significantly after double freezing: 20-25 % compared with control pattern after a period of 2 month freeze storage. In opposite, the double frozen stuffing from muscles of shrimp had no such decrease of the modules. Without double freezing, the rheological indices and dynamics of their changes were eq ual for the shrimp and its mince during 4 months of storage.

The composition of main muscle proteins was investigated for Pandalus borealis. Correlation between actine and myosin content didn't depend essentially on biological state of shrimp and was about 18.8 %: 20.5 %, accordingly. That's why tensile strength values of the muscles of Pandalus borealis in fit and moult conditions hadn't any essential difference. However, elastic properties of the moult shrimp were less expressed, possibly because of changed character, strength, and direction of protein interactions: the values of loss module of muscles of moult shrimp were about 8085 % of the values of fit shrimp muscles.

The results of rheological investigations show that the studied shrimp species are the objects with high structure-mechanical properties of muscles. The heterogeneity of shear properties of the shrimp muscles structure is determined by density of fibers packing, fibers length, and their mutual arrangement. Shear-viscous, cohesions properties of the muscles are determined by protein content.

Основной вид продукции из охотоморских креветок в настоящее время — сыромороженая целая креветка и шейка. Однако производство такой продукции сопряжено с рядом проблем, снижающих эффективность использования сырья и рентабельность производства. Так, в процессе технологической обработки отбраковывается некондиционное сырье — креветка, погибшая при тралении и травмированная в процессе выборки трала, перегонки по транспортерам и гидрожелобам, на сортировочной машине и при фасовании на столе. Такую креветку с травмами головогруди, поломанными усиками и ногами, а также с почерневшей головогрудью, не используют в производстве сыромороженой продукции.

Особое место занимает креветка с мягким панцирем (линялая и предли-ночная), которая не используется в производстве целой креветки и шейки. И хотя доля мягкой креветки в уловах увеличивается в летнее время (период массовой линьки) и уменьшается зимой, ее содержание остается стабильно высоким и составляет не менее 10 % улова (Михайлов и др., 2003).

Еще одной проблемой является переработка мелкой креветки (более 90 шт./кг). Продукцию из нее экономически не выгодно производить даже при низких затратах на сырье, так как низкий спрос на такую продукцию обусловливает ее невысокую рыночную стоимость.

Кроме этого, существует проблема переработки целой креветки и шейки, имеющей пороки, значительно снижающие качество продукции (потемнение креветки, нарушение окраски, механические повреждения).

Таким образом, проблемы использования некондиционного и низколиквидного сырья требуют создания технологий, позволяющих перерабатывать его в конкурентоспособную продукцию. Одним из перспективных путей является получение продукции на основе фаршей. Спектр такой продукции может быть очень широким, в том числе аналоговые продукты, имитирующие форму креветки (восстановленные), эмульсионные продукты, консервы.

Цель настоящей работы — установить возможности использования сырья, в том числе некондиционного, в производстве формованной продукции. Для этого нами были исследованы общие и отличительные реологические свойства мышц некоторых видов охотоморской креветки. Являясь отражением биохимических свойств сырья и продукции, их изменений при хранении вследствие денатурации, агрегационных изменений, автолиза (Chang et al., 1979; Martinez et al., 1986), реологические показатели позволяют спрогнозировать изменения текстуры и других технологических свойств при хранении и термообработке (Hamann, 1988; Gomez-Guillen et al., 2003). Знание реологических свойств мышц позволит унифицировать требования к сырью, целенаправленно разрабатывать технологические режимы его обработки и установить требования к готовой продукции.

Объектами исследования были креветка северная Pandalus borealis, гребенчатая Pandalus hypsinotus и козырьковый шримс Argis ochotensis. Данные виды ограниченно используются в производстве пищевой продукции. В то же время специалистами отмечаются большие запасы этих объектов (Михайлов и др.,

2003), и их освоение требует систематических знаний свойств и характеристик мышечных тканей, необходимых для разработки универсальных технологий.

Объекты исследований были выловлены в притауйском районе Охотского моря и заготовлены в условиях промысла. Целую креветку упаковывали в ламинированные картонные коробки массой нетто 1 кг, замораживали до температуры не выше минус 18 °С. В лабораторию креветка была доставлена со сроком хранения 1,5-2,0 мес.

Для определения динамических реологических показателей — модуля сохранения и модуля потерь (Noguchi, 1986) — креветку измельчали на гомогенизаторе АМ-10 (Nihinoseiki Kaisha LTD, Япония) до пастообразного состояния. Определение модулей сохранения (G') и потерь (G") мышечных фаршей производили на приборе Rheolograph SOL (Toyoseiki, Япония). Комплексный модуль (G*) рассчитывали по формуле: G* = I ((G')2 + (G")2)1/21 , динамическую вязкость — по формуле: n = G"/2пю, где ю — частота колебаний плунжера, Гц (Noguchi, 1986).

Когезионные характеристики мышечных фаршей определяли методом В.А.Николаева (Николаев, 1964).

Разрушающее напряжение (в граммах) и разрушающую деформацию (в сантиметрах) целых мышц определяли на приборе Fudoh Rheo Meter (Rheotech Co., LTD, Япония), используя стальной сферический плунжер диаметром 5 мм. Геометрические параметры и скорость движения плунжера (5 см/мин) подбирались таким образом, чтобы обеспечить получение стабильного сигнала — относительно узкого, высокого пика, свидетельствующего о разрыве мышцы (рис. 1). Прочность целых мышц (г " см) рассчитывали как произведение величин разрушающего напряжения и разрушающей деформации. Для определения характеристик упругости целых мышц использовали цилиндрический плунжер с диаметром основания 8 мм при фиксированных нагрузках 200 и 400 г и скорости деформации 5 см/мин.

Рис. 1. Р азрушение мышц при пенетрации и определение величин разрушающего напряжения и разрушающей деформации

Fig. 1. The destruction of muscle tissue during penetration and the determination of broken stress and broken deformation

YOKOGAWA

Деформация

Состав миофибриллярных белков определяли методом диск-ДСН-электро-фореза по Веберу-Осборну (Weber, Osborn, 1969). Концентрирование белков проводили в геле с содержанием акриламида 3 % при напряжении 230 В, силе тока 15 мА. Для разделения белков использовали гели с концентрацией акриламида

10 %; напряжение 100-110 В при силе тока 4-5 мА. Толщина пластинок составляла 0,8-1,0 мм. Общее время анализа — 5 ч. Количественный состав белковой фракции определяли на денситометре ЬКВ 2400 GelScan ХЬ (ЬКВ, Швеция).

При исследовании реологических свойств мышц северной, гребенчатой креветки и козырькового шримса методом пенетрации (рис. 2) установлено, что величина разрушающей деформации не зависела от тестируемого участка тела и размерно-массовых характеристик для всех исследованных видов и изменялась в интервале от 5 до 12 мм.

240

ф 190

к ü с га

I

о

|140 ^

га 3

га 0.

90

40

••

А •

• • +

W •

P borealis

4 5 6 7

10 11 12 13 4 5 6 7

: • • • А

••

1 P. hypsinotus

1......

A. ochotensis

10 11 12 13 4 5 6 7 0 9 10 11 12 13

Разрушающая деформация, мм

Рис. 2. Величины разрушающего напряжения и разрушающей деформации мышц креветки

Fig. 2. The broken stress and broken deformation values of shrimps' muscle

Разрушающее напряжение также изменялось в широких пределах: от 95 до 260 г (северная креветка), от 40 до 200 г (гребенчатая креветка) и от 40 до 105 г (козырьковый шримс). Пропорциональной зависимости разрушающих напряжения и деформации обнаружено не было. При этом одинаковым значениям разрушающей деформации соответствовали разрушающие напряжения, отличающиеся друг от друга более чем в два раза.

На примере северной креветки (рис. 3) было установлено, что изменения разрушающих деформаций кондиционной креветки и креветки с мягким панцирем (линялой) наблюдались в одном диапазоне значений.

Изменение значений разрушающих деформаций и напряжений в широком диапазоне было причиной масштабного разброса рассчитанных величин прочности мышц (рис. 4, а). Сравнение показателя прочности мышц кондиционной и линялой северной креветки (рис. 4, б) не выявило существенных различий механической прочности мышечных волокон.

Очевидно, что при движении плунжера разрыву мышечной ткани может предшествовать значительное уплотнение пучков мышечных волокон в результате деформаций сдвига (Структурно-механические характеристики ..., 1982). Величина разрушающего напряжения при этом будет тем больше, чем выше степень уплотнения пучков, которая, в свою очередь, зависит от плотности упаковки пучков мышц и прочности связи этих пучков между собой.

Полученные на большом биологическом материале (не менее 50 измерений для каждого вида) результаты являются отражением наложения процессов разрыва и огибания плунжером пучков мышечных волокон, не сопровождающихся их разрушением (Структурно-механические характеристики ..., 1982).

g 230

§ 180

$ 130

80

(a)

J6)_

О

О О

о

о

о

10 11 12 5 6 7 i Разрушающая деформация, мм

10 11

12

Рис. 3. Зависимость разрушающего напряжения от разрушающей деформации мышц северной креветки: кондиционной (а) и креветки с мягким панцирем (б)

Fig. 3. The dependence on broken stress and broken deformation values of muscle of Pandalus borealis in fit (a) and molt (б) state

Max Mid Min

Max Mid Min

Max Mid Min

Северная

Гребенчатая

25

Козырьковый шримс

75 125 175 225 275 325 375

Max Mid Min

Max Mid Min

Кондиционная

С мягким панцирем

25 75 125 175 225 275 325 375 425

Прочность, ГСМ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Прочность мышц креветки разных видов (а) и северной креветки с различным биологическим состоянием (б). Max, Mid и Min — группы соответственно с максимальными, средними и минимальными значениями прочности

Fig. 4. The tensile strength of shrimps' muscle (a) and muscle of Pandalus borealis with the different biological state (б). Max, Mid and Min mark the groups with maximum, middle and minimum tensile strength's value

Таким образом, сложный характер зависимости напряжения от деформации, с одной стороны, и величины сдвига — с другой, определяет отсутствие четкой зависимости разрушающего напряжения и разрушающей деформации для исследованных видов и образцов одного вида. Как следствие, форма сигнала часто отличалась от характерной для однородных образцов. Так, кривая зависимости напряжения от деформации (глубины проникновения плунжера) часто имела несколько максимумов, соответствующих резким изменениям напряжения при пенетрации. Максимумы сигнала либо соответствовали близким значениям напряжений при различных деформациях (рис. 5, а), либо обозначали серию последовательных разрывов с увеличением глубины проникновения плунжера (рис. 5, б). При этом в некоторых случаях наблюдали более высокие значения

максимума напряжения при увеличении глубины проникновения плунжера (рис. 5, в), а в ряде случаев — сигнал с меньшим значением максимума напряжения при большей глубине пенетрации (рис. 5, г).

а б в г

Рис. 5. Кривая зависимости напряжения от деформации (глубины проникновения плунжера): последовательный разрыв мышцы при близких значениях разрушающих напряжений и различных деформациях (а); серия последовательных разрывов при увеличении деформации (б); асимметричные сигналы с прямой (в) и обратной (г) зависимостью разрушающего напряжения от разрушающей деформации

Fig. 5. The curve of the dependence on stress and deformation (the depth of plunger penetration): the consequence break of the muscle at closed values of broken stresses and different broken deformations (a); the series of consequence breaks with deformation increase (б); asymmetric signals with the direct (в) and the reverse (г) dependence on stress and deformation

Вероятно, сложная система организации пучков мышечных волокон креветки является основной причиной наблюдавшегося в условиях эксперимента разброса величин прочности. Разная плотность упаковки и длина пучков волокон, их взаимное расположение предопределяют неоднородность реологических свойств мышц. Вследствие такой особенности структурной организации мышц возможно несколько вариантов проникновения плунжера вглубь мышечной ткани: разрыв пучков волокон, огибание (сдвиг) и смешанный тип пенетрации.

На основании полученных расчетов прочности мышц результаты были условно разнесены на взаимно не пересекающиеся группы с близкими значениями величин прочности внутри групп. Таким образом, данные эксперимента были представлены тремя группами: с максимальными, средними и минимальными значениями прочности (см. рис. 4, а). Максимальным значениям прочности соответствовали разрушения пучков мышечных волокон, в то время как минимальные значения получали в результате прохождения плунжера между пучками. Промежуточные значения прочности, вероятно, соответствуют смешанному типу пенетрации.

Сопоставляя данные расчетов прочности мышц, полученные для исследованных видов, можно отметить близкие максимальные значения прочности мышц

северной и гребенчатой креветки. Средние и минимальные значения прочности мышц гребенчатой креветки значительно меньше минимальных значений для северной креветки. По-видимому, это объясняется менее плотной упаковкой пучков мышечных волокон у гребенчатой креветки. Наиболее плотной упаковкой пучков волокон характеризуются мышцы козырькового шримса, притом что механическая прочность самих пучков мышечных волокон у него минимальная в ряду исследованных объектов.

Сравнение показателя прочности мышц кондиционной и линялой северной креветки (рис. 4, б) не выявило существенных различий механической прочности пучков волокон. Это свидетельствует о том, что, несмотря на различия химического состава мышц и фракционного состава мышечных белков, принципы структурной организации мышц линялой и кондиционной креветки идентичны.

Очевидно, что сравнительную сенсорную оценку, как и требования к мощности измельчающего оборудования, будут определять максимальные значения прочности мышц.

Однако прочностные характеристики являются необходимыми, но недостаточными для полной сенсорной оценки сырья, планирования показателей качества и характеристики потребительских свойств готовой продукции. Вероятно, на полученные результаты оказывали влияние упруго-эластичные свойства мышц. Предшествующая разрыву деформация сопряжена с уплотнением пучков мышечных волокон. Упругая реакция мышцы, возникающая при деформации и направленная в сторону, противоположную приложенному воздействию, также будет оказывать влияние на разрушающее напряжение и разрушающую деформацию. Для исследования упруго-эластичных свойств эксперименты проводили в условиях неразрушающих воздействий на мышцу (табл. 1).

Таблица 1

Упруго-эластичные свойства мышц креветки (Р < 0,1)

Table 1

Shear-viscous properties of shrimps' muscle (Р < 0.1)

Напряжение 200 г Напряжение 400 г

Вид креветки Время 50 %-ной релаксации, с Остаточное напряжение, % от приложенного Время 50 %-ной релаксации, с Остаточное напряжение, % от приложенного

Северная

кондиционная 12,7 5,6 10,1 7,3

Северная

с мягким панцирем 7,2 3,5 8,9 5,1

Гребенчатая

кондиционная 13,1 4,6 13,8 9,0

Шримс

кондиционный 6,6 4,4 8,2 7,7

Как и ожидалось, упруго-эластичные свойства северной и гребенчатой креветок были близки (табл. 1). Величины остаточного напряжения всех исследуемых объектов были близки, в то время как время 50 %-ной релаксации мышц шримса оказалось значительно ниже.

Увеличение приложенного напряжения приводило к возрастанию остаточного напряжения. В большей степени это было выражено для мышц гребенчатой креветки и козырькового шримса — объектов, характеризовавшихся меньшими значениями прочности, чем северная креветка (рис. 4, а). Кроме того, наблюдалось увеличение времени 50 %-ной релаксации у гребенчатой креветки и шримса.

При незначительных различиях прочности мышц северной креветки с различным биологическим состоянием упругие свойства линялой креветки выра-

жены слабее, что, по всей видимости, определяется такими особенностями структуры мышц, как характер, сила, направленность межбелковых взаимодействий (Iso et al., 1981; Nowsad et al., 1994).

Для оценки свойств структуры на уровне мышечных волокон и саркоме-ров принято использовать такие реологические показатели, как модуль сохранения G' и модуль потерь G" (Noguchi, 1986). Эти динамические показатели характеризуют прочностно-вязкостные свойства измельченных мышц — предельно разрушенной структуры. Результаты определения значений реологических модулей мышц исследованных видов представлены в табл. 2.

Таблица 2

Динамические реологические характеристики фарша из разных видов креветки

Table 2

The dynamic rheological characteristics of shrimps' mince

Вид креветки Срок хранения, мес G*, 10-2 Па G', 10-2 Па G", 10-2 Па Динамическая вязкость, Пах

Северная 1,5 28,4 ± 0,1 18,0 ± 0,05 22,0 ± 0,05 116,8

2,0 22,1 ± 0,1 17,5 ± 0,05 13,5 ± 0,05 71,7

Гребенчатая 2,0 25,5 ± 0,1 18,0 ± 0,05 18,0 ± 0,05 95,5

Шримс 2,0 21,3 ± 0,1 14,0 ± 0,05 16,0 ± 0,05 84,9

Полученные данные свидетельствовали о высоких структурно-механических свойствах мышц креветки, динамические реологические показатели находились на достаточно высоком уровне и были сопоставимы с такими показателями для мышц минтая (Noguchi, 1986). В начальный период наблюдения значение G" превышало значение G'. При морозильном хранении оба показателя уменьшались. В результате различий в динамике изменений модулей в процессе хранения их соотношение стало обратным (рис. 6, а). В первые 1,5-2,5 мес хранения структура мышцы была стабилизирована в большей степени за счет сил межмолекулярного взаимодействия, вязкостная составляющая G" превышала прочностную составляющую G', затем основной вклад в механическую стабильность вносила жесткость и эластичность.

а б

Рис. 6. Зависимость модулей сохранения (G', черные линии) и потерь (G", красные линии) от продолжительности морозильного хранения (а) и биологического состояния (б) Fig. 6. The dependence on storage module (G', black lines) and loss module (G", red lines) and the freeze storage duration (a) and biological state (б)

После 4,0-4,5 мес хранения наблюдалась некоторая стабилизация реологических показателей северной и гребенчатой креветки, хотя у шримса и при даль-

нейшем хранении (до 6,5 мес) наблюдали снижение динамических реологических показателей.

Аналогичная картина наблюдалась в изменении реологических показателей линялой креветки. При этом абсолютные значения G" были несколько ниже, чем у кондиционной креветки (рис. 6, б).

Когезионные свойства креветочных фаршей также зависели от срока хранения. Динамика снижения показателей когезии была идентична динамике изменения G* (рис. 7).

Рис. 7. Динамика изменения когезии фарша и комплексного модуля G* мышц северной креветки при морозильном хранении

Fig. 7. The dynamics of the changes of cohesion of mince and complex module of Pandalus borealis muscle during freeze storage

Продолжительность хранения, мес

На основании полученных данных можно сделать вывод, что при производстве формованных и восстановленных продуктов желательно использовать мороженое сырье до 4 мес хранения. В случае, если технология допускает использование сырья с реологическими показателями, характерными для креветки 4 мес хранения (в комбинированных продуктах), то необходимо учитывать, что при дальнейшем хранении эти показатели не снижаются еще как минимум 2 мес.

Нами установлено, что на реологические свойства мышц оказывает влияние не только продолжительность хранения, но и кратность замораживания креветки. Так, двукратное замораживание креветки двухмесячного срока хранения приводило к значительному уменьшению значений G' и G" — на 20-25 % по сравнению с контролем. В то же время такого снижения не происходило, если повторному замораживанию подвергали фарши. Значения реологических показателей и динамика их изменений для мяса целой креветки и фарша при хранении до 4 мес были одинаковы.

Согласно литературным данным, содержание коллагена в мясе креветки низкое, например, в мясе северной креветки около 1,1 % белка (Mizuta et al., 1994), поэтому реологические свойства мышц в основном определяются составом и свойствами миофибриллярных белков. Основным показателем, определяющим структурно-механические свойства, является соотношение основных мышечных белков миозина и актина (Ishioroshi et al., 1980). Для полного извлечения белков актомиозинового комплекса раствором Хассельбаха-Шнайдера (0,6 M KCl, 0,1 M KH2PO 10 mM Na4P2O7, 1 mM MgCl2, pH 6,4) проводили пятикратную экстракцию (рис. 8).

Установлено, что соотношение миозина и актина в экстрактах было различным (табл. 3, показано на примере северной креветки). Основное количество миофибриллярных белков (более 90 %) было экстрагировано на первых двух ступенях экстракции. Максимальное соотношение миозин/актин наблюдали на первой ступени экстракции. В дальнейшем основными белками экстрактов были актин и парамиозин.

m

■ миозин

(тяжелые цепи) ' ПАРАМИОЗИН

АКТИН

1 2 3 4 5

Рис. 8. Электрофоре-грамма миофибриллярных белков северной креветки, экстрагированных раствором Хассельбаха-Шнайде-ра. Номера дорожек соответствуют ступени экстракции

Fig. 8. SDS-PAGE pattern of myofibrillar proteins of Pandalus borealis after extraction by Hasselbach-Shneider's solution. The numbers of the runs correspond to extraction steps

На третьей ступени экстракции мы наблюдали увеличение соотношения миозин/актин по сравнению с соотношением этих белков на второй ступени. По-видимому, это связано с ослаблением связи миозин— парамиозин (стержневой белок толстого миозино-вого филамента) на этой ступени экстракции. Такой характер экстрагирования говорит о более глубокой деструкции волокон вследствие экстракции и является типичным для беспозвоночных (Cohen et al., 1971; Szent-Gyoryi et al., 1971). На третьей ступени относительное содержание парамиозина составляло 33,4 %. На четвертой и пятой ступенях основным белком экстрактов является актин.

Подобный характер распределения белков при экстрагировании раствором Хассельбаха-Шнайдера наблюдался и при исследовании других видов креветки — гребенчатой и козырькового шримса. По-видимому, это свидетельствует о подобии характера межмолекулярных взаимодействий мышечных белков изученных объектов. Тогда выявленное нами различие динамических реологических характеристик — G' и G", — вероятно, связано с соотношением основных мышечных белков миозина и актина в миофибриллах.

Несмотря на различную динамику изменений реологических модулей, во всех исследованных объектах к 4,0-4,5 мес морозильного хранения наблюдалась стабилизация этих показателей, в дальнейшем скорость их изменений была незначительной. G' для измельченных мышц северной креветки и козырь-кового шримса к этому времени были близки и составляли соответственно 12,7-102 и 12,3102 Па (см. рис. 6, а). Данные объекты имели и близкое отноше-

Таблица 3

Относительное содержание и соотношение миозина и актина в экстрактах миофибриллярных белков северной креветки

Table 3

The relative contents and the ratio of myosin and actin in extracts of myofibrillar proteins of Pandalus borealis

Относительное содержание Ступень о/ Соотношение

J в экстракте, % z

экстракции .. r V миозин/актин

^ Миозин Актин

1 48,5 22,3 2,17

2 33,6 50,9 0,66

3 17,5 19,2 0,91

4 6,6 39,8 0,17

5 16,9 48,4 0,35

ние миозин/актин (соответственно 1,83 и 1,81). В отличие от них мышцы гребенчатой креветки характеризовались более низкими значениями G' — 8,3'102 Па — и отношением миозин/актин — 1,38.

При сравнении состава основных мышечных белков северной креветки не было установлено существенного различия в соотношении миозина и актина в зависимости от биологического состояния. Кондиционная и линялая креветка имели отношение миозин/актин около 1,8. Мышцы имели близкие значения G', но мышцы линялой креветки характеризовались меньшими на 15-20 % значениями G" и, как следствие, динамической вязкости. По-видимому, данные различия являются следствием более низкого содержания белка в мышцах линялой креветки по сравнению с кондиционной — 18,8 против 20,5 %. Вероятно, по этой же причине мясо линялой креветки характеризуется более низкими упругими свойствами (см. табл. 1) и большим разбросом величин прочности (рис. 4, б).

Результаты исследований показывают, что исследованные нами виды креветки независимо от биологического состояния и размерно-массовых характеристик могут служить сырьем при производстве формованной продукции.

Литература

Михайлов В'И', Бандурин К.В., Горничных A.B., Карасев A.H. Промысловые беспозвоночные шельфа и континентального склона северной части Охотского моря. — Магадан: МагаданНИРО, 2003. — 284 с.

Николаев B.A. Изменение структурно-механических свойств пищевых продуктов. — М.: Экономика, 1964. — 170 с.

Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / Под ред. А.В.Горбатова. — М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982. — 296 с.

Chang C'S', Hamann D.D., Webb N.B., Sidwell V. Effects of species and storage time on minced fish gel texture // J. Food Sci. — 1979. — Vol. 44. — P. 1087-1092.

Cohen С., Szent-Gyoryi A.G., Kendrick-Jones J. Paramyosin and the filaments of molluscan "catch" muscles. I. Paramyosin: structure and assembly // J. Mol. Biol. — 1971. — Vol. 56. — P. 223-237.

Gomez-Guillen M.C., Martinez-Alvarez O., Montero P. Functional and thermal gelation properties of squid mantle proteins affected by chilled and frozen storage // J. Food Sci. — 2003. — Vol. 68, № 6. — P. 1962-1967.

Hamann D.D. Rheology as a means of evaluating muscle functionality of processed foods // Food technology. — 1988. — № 6. — P. 66-70.

Ishioroshi M., Samegima K., Arai K., Yusui T. Effect of blocking myosin-actin interaction in heat-induced gelation of myosin in the presense of actin // Agric. Biol. Chem. — 1980. — Vol. 44, № 9. — P. 2185-2194.

Iso N., Mizuno H., Saito T. et al. An analisis of the stress- relaxation curve obtained from a sample of raw meat sample // Bull. Japan Soc. Sci. Fish. — 1981. — Vol. 49, № 6. — P. 949-952.

Martinez I., Eide O., Ofstad R. Correlation of chemical parametres in cod mince and surimi with the surimi quality // Seafood quality determination , Proceeding of an International Symposium Coordinated by the University of Alaska Sea Grant College Program. — Ancorage, Alaska, 1986. — P. 389-401.

Mizuta S., Yoshinaka R., Sato M., Sakaguchi M. Characterization of collagen in the muscle of several crustacean species in assotiation with raw meat texture // Fisheries science. — 1994. — Vol. 60, № 3. — Р. 323-328.

Noguchi S.F. Dynamic viscoelastic changes of surimi (minced fish meat) during thermal gelation // Bull. Japan. Soc. Sci. Fish. — 1986. — Vol. 52, № 7. — P. 1261-1270.

Nowsad AKM A., Kanoh S., Niwa E. Physico-chemial properties of suwari gel from Alaska Pollack surimi with iodoacetic acid added // Bull. Fac. Bioresources Mie Univ. — 1994. — № 13. — P. 25-31.

Szent-Gyoryi A.G., Cohen C., Kendrick-Jones J. Paramyosin and the filaments of molluscan "catch" muscles. II. Native filaments: isolation and characterization // J. Mol. Biol. — 1971. — Vol. 56. — P. 229-258.

Weber K., Osborn M. The reliability of molecular weight determinations by dodecyl sulfate — polyacrylamide gel electrophoresis // J. Biol. Chem. — 1969. — Vol. 224. — P. 4406-4412.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.