CC BY
63
УДК 637.525
Я.М. Узаков, Л.А. Каимбаева
ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ ТКАНЕВЫХ ПРОТЕИНАЗ МЯСА МАРАЛОВ ПО СТАДИЯМ ПРОЦЕССА АВТОЛИЗА
В статье поставлена цель: провести исследования активности тканевых ферментов - катепсинов и каль-паинов - мышц мяса маралов в процессе автолиза. Для ускорения процесса автолиза мяса маралов авторы в данной работе использовали механическую обработку в массирующих устройствах.
Мясо маралов, протеолитические ферменты, катепсины, кальпаины, массирование, автолиз.
Известно, что в послеубойный период свойства всех тканей животного организма значительно изменяются, особенно мышечной ткани, при этом наступает автолиз. Состояние автолиза тканей легко определить визуально по внешним признакам.
Скорость развития окоченения и его глубина зависят от видовых особенностей животного и внешних физико-химических факторов. Так, например, для крупного рогатого скота при температуре, близкой к нулю, окоченение наступает через 18-24 ч. Окоченение развивается вдвое быстрее при 15-18 °С, а при 37 °С - в четыре раза. При быстром охлаждении туш молодых животных после убоя окоченение протекает быстрее, чем у старых, упитанность мышц также влияет на глубину и скорость окоченения. При высокой упитанности скорость окоченения протекает медленнее. Процесс посмертного окоченения также зависит от состояния здоровья животного [1].
Окоченение мускулатуры связано с изменениями состояния мышечных волокон, которые после убоя остаются напряженными.
Механизм сокращения мышечных волокон в период окоченения сходен с механизмом их сокращения при жизни, однако имеются и существенные различия. Вместо организованного и регулируемого сокращения волокна под влиянием нервного импульса беспорядочно сокращаются по всей поверхности мышц.
Как показали исследования [2], гликолитические процессы, приводящие к накоплению молочной кислоты и снижению рН мяса, в основном завершаются через 24 ч хранения при температуре 4 °С. Изменение величины рН прямо зависит от количества образовавшейся молочной кислоты и является надежным показателем процесса гликогенолиза.
Неравномерность перехода в сокращенное состояние обнаруживается даже по длине одного и того же волокна: одна часть его может быть расслаблена, в то время как другая - сокращена. В структуре волокон развивается большое напряжение, которое выражается в появлении признаков их внутреннего строения. С развитием автолиза число сокращенных волокон в мышце нарастает и достигает максимума в период окоченения.
Спустя 24-48 ч наступает период разрешения мышечного окоченения, при котором все более заметными становятся признаки разрушения клеточных структур: ядра сморщиваются, появляются разрывы мышечных волокон.
Современные представления о механизме авто-литических процессов базируются на ферментативной природе посмертных изменений мышечной ткани, установленных И.А. Смородинцевым. Наиболее важное значение отводится двум основным ферментным системам. Одна из них связана с функцией движения и регулирует сокращение - расслабление, другая катализирует непрерывный распад главных структурных элементов мышечного волокна по типу гидролиза. Роль каждой из этих двух систем в развитии этапов автолиза различна, но их функции тесно связаны между собой.
Созревание мяса связывают с ослаблением поперечных связей между актином и миозином с последующей диссоциацией комплекса. Изменения свойств белков, предшествующие релаксации мышцы, тесно связаны с деятельностью протеолитиче-ских ферментов - катепсинов, которые во втором периоде автолиза освобождаются из лизосом и под воздействием кислой реакции среды клетки активируются. Катепсины являются типичными протеина-зами и вызывают деструкцию высокомолекулярных белков. Изучение свойств тканевых протеиназ позволит целенаправленно изменять функциональнотехнологические показатели мяса маралов.
В связи с вышеизложенным проведены исследования активности тканевых ферментов - катепсинов, кальпаинов и аденозинтрифосфатазы (АТФазы) -мышц мяса маралов. Для определения протеолити-ческой активности (ПА) ферментов катепсинов и кальпаинов использовали метод Ансона в модификации Е. Каверзневой. ПА катепсинов и кальпаинов выражали в мкМ тирозина за 1 час на 1 г ткани [3]. Активность АТФаз определяли биохимическим способом и выражали в мкМ Фн (неорганического фосфора) [4].
Результаты проведенных исследований показали, что в процессе автолиза происходит высвобождение катепсинов в мышечной ткани маралов и проявление активности (рис. 1). Рост свободной активности катепсина Д определялся скоростью и глубиной гликолитических изменений.
Данные, представленные на рис. 1, свидетельствуют о низкой активности катепсина Д через 2-3 ч с момента убоя скота. Низкая активность катепсина Д после убоя объясняется наличием в мясе интактной мембраны, удерживающей катепсины в латентном состоянии. При дальнейшем созревании проницаемость мембран лизосом повышается и происходит активное вы-
свобождение катепсина Д и увеличение концентрации ионов водорода в саркоплазме мышечного волокна.
продолжительность автолиза, ч
Рис. 1. Зависимость протеолитической активности катепсина Д мышечной ткани мяса маралов от продолжительности автолиза
Максимальный рост протеолитической активности для мяса маралов наблюдался через 48 часов после убоя - 0,12 мкМ/ч на 1 г белка. В последующие часы созревания происходила инактивация катепсина Д.
Максимальная протеолитическая активность кальпаинов наблюдалась в парном мясе маралов -
0,075 мкМ/ч на 1 г белка (рис. 2). Протеолитическая активность кальпаинов резко снизилась на 2-е и 3-и сутки созревания, на 4-е и 5-е сутки стабилизировалась. Этот процесс можно объяснить автопротеоли-зом и наличием ингибитора фермента кальпаина -кальпастатина.
продолжительность автолиза, ч
Рис. 2. Зависимость протеолитической активности кальпаина мышечной ткани мяса маралов от продолжительности автолиза
Для ускорения гликолиза в мясе широко используются различные способы обработки парных полу-туш. Одним из способов улучшения качества мяса является обработка массированием в массажерах или в лопастных мешалках [1]. Для улучшения структурно-механических показателей мяса в массирующее устройство дополнительно вводят раствор с поваренной солью. Массирование мяса маралов производилось в фаршемешалке Л5-ФМБ в течение 10 часов.
При массировании мяса значительно увеличилась протеолитическая активность кальпаинов (рис. 3).
Так, протеолитическая активность кальпаинов парного мяса маралов без механической обработки составила 0,079 мкМ/ч на 1 г ткани, а в массированном парном мясе маралов составила 0,1 мкМ/ч на 1 г ткани. В контрольном продукте (говядине) все процессы протекали значительно медленнее. Установлено, что тенденция снижения активности кальпаинов при созревании сохраняется также и после применения массирования. Показано, что первоначальная активность кальпаинов на 2-е сутки созревания выше в немассированном мясе, чем в массированном.
-Ряді
Рзд2
- Полиномиальный (Ряд2)
- Полиномиальный
(Ряді)
1 2 3 4 5 6
продолжительность автолиза, ч
Рис. 3. Влияние массирования на активность кальпаинов мышечной ткани мяса маралов в зависимости от продолжительности автолиза: ряд 1 - контроль; ряд 2 - опыт
Изучено влияние массирования на изменение концентрации кальция в процессе созревания мышечной ткани мяса маралов (рис. 4). Основные функции кальция в мышечной ткани заключаются в следующем:
- ионы кальция являются кофакторами многих ферментов и неферментных белков;
- ионы кальция во взаимодействии с белком кальмодулином служат посредниками в передаче регуляторных сигналов [2].
у = -0,1571ж2 + 0,0829ж + 4,62 R2 = 0,8459
Ряд1 —Ряд2
— — Полиномиальный (Ряд1) -----Полиномиальный (Ряд2)
у = -0,3143ж2 + 0,9857ж + 3,38^
234 продолжительность автолиза, ч
Рис. 4. Изменение концентрации Са + в процессе автолиза мышечной ткани мяса маралов: ряд 1 - опыт; ряд 2 - контроль
Пороговая величина поляризации, вызывающая нервный импульс, зависит от концентрации ионов Са2+.
Результаты полученных данных показали, что массирование в 1-е сутки созревания не приводит к изменению концентрации кальция в мышечной ткани. На 2-е и 3-е сутки созревания скорость высвобождения ионов кальция являлась максимальной. На 4-е и 5-е сутки скорость высвобождения кальция в саркоплазме клеток мышечной ткани значительно замедлилась. Массирование не повлияло на изменение
0
6
5
и 4
3
5 2
R2 = 0,7793
0
концентрации кальция в 1-е сутки созревания в контрольном продукте, однако способствовало увеличению концентрации на 2-е сутки и уменьшению высвобождения кальция из мышечной ткани в последующие часы созревания.
В клеточных мембранах мышечной ткани имеется Са-АТФаза, которая за счет энергии аденозин-трифосфорной кислоты (АТФ) переносит ионы Са2+ против градиента концентрации (два иона на одну молекулу гидролизуемой АТФ).
В саркоплазматическом ретикулуме Са-АТФаза составляет больше половины всех белков мембраны; она является частью механизма, регулирующего цикл сокращения - расслабления мышечного волокна.
Исследовано содержание аденозинтрифосфатазы в мясе маралов и контрольном продукте (говядине) (рис. 5).
продолжительность автолиза, ч
Рис. 5. Изменение содержания аденозинтрифосфатазы в мясе маралов в процессе автолиза: ряд 1 - контроль; ряд 2 - опыт
В парном мясе содержание аденозинтрифосфатазы являлось максимальным. В последующие часы созревания содержание аденозинтрифосфатазы значительно уменьшилось. При достижении 16-18 часов созревания мяса маралов аденозинтрифосфатаза инактивировалась полностью.
Изучено изменение активности катепсинов мяса маралов в процессе массирования (рис. 6).
Анализ экспериментальных данных показал, что максимальная активность катепсинов в мясе маралов наблюдается на 3-й час массирования, а в последующие часы незначительно снижается. Это
объясняется тем, что вследствие механического воздействия происходит разрушение лизосомальных мембран, которое приводит к ускоренному выходу ферментов из мест их локализации [2]. В контрольном продукте активность катепсинов незначительно увеличилась за весь период массирования.
1 2 3 4 5
продолжительность массирования, ч
Рис. 6. Изменение активности катепсинов мяса маралов в процессе массирования: ряд 1 - контроль; ряд 2 - опыт
Применение биохимических и физических воздействий при посоле мяса маралов дает существенный технологический эффект и обеспечивает выпуск готового продукта, отличающегося повышенной нежностью, достаточной сочностью и более высоким выходом при значительном сокращении длительности технологического цикла. Это объясняется тем, что механическая обработка мяса во вращающейся емкости приводит к возникновению в мясе градиента давлений за счет соударений кусков мяса о стенки массажера, вследствие чего перераспределение посолочных веществ приобретает фильтрационный характер помимо продолжающегося диффузионно-осмотического переноса. Интенсивному переносу посолочных компонентов способствует также разрыхление структуры при инъекции, массировании сырья и действия используемых препаратов. Совокупность указанных изменений обеспечивает ускорение распределения посолочных веществ и интенсификацию физико-химических и биохимических процессов, обусловливающих формирование необходимых показателей мясных продуктов.
---■----Ряд2
— — - Полиномиальный (Ряд1)
--------Полиномиальный
(Ряд2)
Ряд1
—■—Ряд2
----Полиномиальный (Ряд2)
----Полиномиальный (Ряд1)
Список литературы
1. Узаков, Я.М. Научно-практические аспекты комплексной переработки баранины: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.18.04: защищена 17.10.2006 / Узаков Ясин Маликович. - Кемерово, 2006. - 39 с.
2. Кудряшов, Л.С. Влияние электростимуляции на внутриклеточную концентрацию ионов кальция и активность каль-паина мышечной ткани с различным характером автолиза / Л.С. Кудряшов, А.В. Полякова, О.А. Кудряшова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 5. - С. 26-28.
3. Антипова, Л.В. Методы исследования мяса и мясных продуктов: учебник для вузов / Л.В. Антипова, И.А. Глотова, И.А. Рогов; ред. Н.В. Куркина. - М.: Колос, 2001. - С. 288-292.
4. Пат. 2062472 Российская Федерация, G01N33/68, G01N33/48. Способ определения активности аденозинтрифосфо-таз поверхностной клеточной мембраны клеток эукариот / С.Н. Москвина, В.Я. Арион; заявитель и патентообладатель С.Н. Москвина. - № 93054880/14; заявл. 09.12.1993; опубл. 20.06.1996.
Алматинский технологический университет, 050012, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Толе би, 100. Тел.: 8(727) 293-52-89 e-mail: [email protected]
Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, 010000, Республика Казахстан, г. AGrara, пр. Победы, 11б.
e-mail: [email protected]
SUMMARY
I.M. Uzakov, L.A. Kaimbaeva
Activity Changes of Siberian Stag Meat Tissue Proteinases at Different Stages of Autolysis
The article deals with the research on tissue enzymes activities - cathepsins and calpains - of Siberian stag meat muscle in the process of autolysis. To accelerate the process of meat autolysis the authors used a mechanical treatment in massaging devices.
Siberian stag meat, proteolytic enzymes, cathepsins, calpains, massaging, autolysis.
Almaty technological university 100, str. Tole bi, c. Almaty, 050012, Kazakhstan Phone: 8(727) 293-52-89 e-mail: [email protected]
S. Seifullin Kazakh Agro Technical University
11б, Prospect Pobedy, Astana, 010000, Kazakhstan e-mail: [email protected]
_ _
