CC BY
47
2013
Известия ТИНРО
Том 175
УДК 664.951.019.242.2:597.593.8 Л.Б. Гусева, В.Д. Богданов*
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, 690087, Владивосток, ул. Луговая, 52б
тиксотропия охлажденной сайры
Установлено аномальное влияние холода на тиксотропию посмертных изменений сайры при ее хранении после вылова. Идентифицированы биохимические процессы, обусловливающие аномальное влияние скорости охлаждения и температуры хранения сайры на ее технологические свойства. Описано влияние температурных факторов на процессы посмертного ресинтеза аденозинтрифосфорной кислоты, гликогена, креатин-фосфата и неорганического фосфора. Показана практическая целесообразность не только быстрого, но и медленного охлаждения сайры после вылова.
ключевые слова: сайра, хранение, скорость охлаждения, температура рыбы, холодовая тиксотропия, биохимическое обеспечение, посмертный ресинтез.
Guseva L.B., Bogdanov V.D. Thixotropy of cooled raw saury // Izv. TINRO. — 2013.
— Vol. 175. — P. 299-313.
Abnormal influence of cold on thixotropy of postmortal changes in raw saury is detected under its storage after catch. Biochemical processes are identified which determine the abnormal influence of cooling rate and temperature of storage on technological properties of the raw material, their influence on the processes of postmortal resynthesis of adenosinetriphosphoric acid, glycogen, creatinephosphate and inorganic phosphorus is described. Practical expediency is substantiated for either fast or slow cooling of caught saury.
Key words: saury, storage, cooling rate, temperature of storage, thixotropy, biochemical process, postmortal resynthesis.
Введение
Сохранение качества рыбного сырья до обработки — один из наиболее значимых этапов в технологической цепочке изготовления пищевой рыбной продукции высокого качества, поэтому решение различных аспектов проблемы сохранения качества сырья и его рационального использования является предметом многочисленных научных исследований (Анохина, Семенов, 2004; Поляков, 2004; Семенов, Анохина, 2004; Herrero е! al., 2004; Schere е! al., 2005; Rаdriguez-Casado е! al., 2007). Теоретическую сущность этих исследований составляет изучение влияния отдельных технологических факторов, в том числе и температурных, на скорость посмертных изменений, которые обусловливают изменение качества рыбного сырья при его хранении после вылова. Это позволяет рассматривать исследования, направленные на дальнейшее изучение взаимосвязи технологических параметров охлаждения и скорости посмертных изменений рыбного сырья, как актуальные и практически значимые.
* Гусева Лариса Борисовна, кандидат технических наук, профессор, e-mail: dalrybvtuz7@ mail.ru; Богданов Валерий Дмитриевич, доктор технических наук, профессор, e-mail: [email protected].
Guseva Larisa B., Ph.D., professor, e-mail: [email protected]; Bogdanov Valery D., D.Sc., professor, e-mail: [email protected].
Известно, что обработка рыбы холодом, в том числе и охлаждение, замедляет наступление и увеличивает продолжительность отдельных стадий посмертных изменений рыбного сырья. Однако до настоящего времени остается трудно объяснимым аномальное поведение отдельных видов рыб (морской язык, макрель, сайра, иваси) при их охлаждении (Гусева, Быков, 1997; Сафронова, Дацун, 2004).
К настоящему времени накоплен определенный объем экспериментального материала по аномальному влиянию холода на посмертные изменения рыбного сырья. Обобщение и систематизация литературных данных позволяют выделить следующие 4 вида аномального протекания посмертных изменений для охлажденной рыбы.
1. Понижение температуры берикса от 23 до 1.. .5 оС не оказывает влияния на время наступления окоченения, что представляется аномальным, но закономерно увеличивает его продолжительность на 22 ч (Быков, 1987); аналогичная зависимость установлена и для макруруса (Перова, 1985).
2. Понижение температуры хранения морского языка от 23.24 до 2.3 оС сопровождается аномальным уменьшением времени до наступления окоченения соответственно от 3.8 до 0,5 ч, тогда как продолжительность окоченения закономерно увеличивается (Ат1аЛег, 1961).
3. Понижение температуры большого пагруса от 10 до 0 оС сопровождается не только аномальным уменьшением времени до наступления окоченения, но и уменьшением продолжительности собственно окоченения (Iwamoto et а1., 1985).
4. Понижение температуры сельди от 5 до 0 оС не оказывает влияния на качество рыбы при ее хранении в течение 4 сут, что косвенным образом свидетельствует об отсутствии влияния температуры на скорость посмертных изменений (Domog1ou, 1980).
Аналогичные аномалии установлены для подмороженной и замороженной рыбы. Так, показано, что предварительное подмораживание тунца ускоряло наступление окоченения, но продолжительность окоченения закономерно увеличивалась (Головкин, 1984). Установлено (Григорьев, Семенов, 1976), что в тунцах рассольного замораживания окоченение наступает сразу после замораживания, тогда как в рыбе воздушного замораживания — только после 10 сут хранения. Исследования по влиянию температуры на скорость развития посмертных изменений (Головкин, 1974; Семенов, 1974; Семенов и др., 1978) показали, что температура хранения минус 18 оС ускоряет наступление окоченения и закономерно замедляет его разрешение по сравнению с температурой минус 12 оС.
Возможные причины аномального влияния холода на посмертные изменения охлажденного, подмороженного и замороженного рыбного сырья в литературе не приводятся, хотя встречается упоминание, что зарубежные ученые методом сканирующей электронной микроскопии зафиксировали для радужной форели сокращение мышц на холоде, развивающееся до посмертного окоченения, которое они определяют как «холодовое сокращение мускулов до посмертного окоченения» и рассматривают как закономерное явление (Вода ..., 1980).
Следует отметить, что для теплокровных животных и птиц сокращение мышечной ткани на холоде, наблюдаемое до развития посмертного окоченения, широко известно как «холодовое сжатие», «холодовое уплотнение», «супер-сокращение». В технологии мяса и мясопродуктов оно рассматривается как негативное явление, предупреждение которого становится важной технологической задачей. При этом наиболее доступным способом предотвращения холодового сжатия считается ступенчатый режим охлаждения, предусматривающий выдерживание частично охлажденной полутуши при 12.20 оС и последующее быстрое охлаждение до температуры холодильного хранения мяса. В результате мясо приобретает повышенную гидрофильность и нежность за счет быстрого расщепления аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и снижения рН мышечной ткани в процессе выдержки полутуш при положительных температурах (Головкин, 1974). Однако в технологии охлаждения и замораживания рыбного сырья это явление не рассматривается.
Наряду с этим в современной литературе (Гусева, Богданов, 2011) представлен экспериментальный материал, который тоже характеризует аномальный характер
развития посмертных изменений отдельных видов рыб (сайра, иваси, корюшка), но при их хранении без охлаждения. Обобщение экспериментальных и теоретических данных позволило выдвинуть гипотезу о тиксотропном характере развития посмертных изменений рыбного сырья, согласно которой авторы (Гусева, Богданов, 2011) определяют тиксотропию посмертных изменений неохлажденного рыбного сырья как периодическое восстановление технологических свойств рыбного сырья при его хранении после вылова, обусловленное преимущественно тиксотропными свойствами белков актомиозинового комплекса. Таким образом, к настоящему времени известны два вида неклассического характера развития посмертных изменений:
— ускорение посмертных процессов при интенсификации холодильной обработки рыбного сырья;
— двухфазный характер изменения технологических свойств неохлажденного рыбного сырья при тиксотропном типе посмертных изменений.
Обобщение представленной информации определяет цель данной работы: исследование влияния технологических параметров охлаждения на характер посмертных изменений и динамику биохимических процессов, обусловливающих посмертные изменения охлажденной сайры при ее хранении после вылова.
Материалы и методы
Объектом исследований была сайра Сololabis saira, которая после вылова находилась в прижизненном состоянии, т.е. частично сохраняла двигательную активность. Для экспериментальных исследований рыбу сразу после вылова охлаждали и хранили в экспериментальных условиях в охлажденной морской воде. Рабочий объем установки — 0,5 м3, соотношение рыба : вода — 2 : 1. Температура сайры после вылова, как и температура неохлажденной морской воды, находилась в пределах от 8 до 10 оС; охлаждали рыбу до заданной температуры ее хранения (5; 0 и минус 2 оС) со скоростью 0,05 оС/мин (медленное охлаждение) и 2,0 оС/мин (быстрое охлаждение); начальная температура охлажденной морской воды при медленном охлаждении — плюс 3 оС, при быстром — минус 3 оС. Для измерения температуры рыбы и охлажденной морской воды использовали цифровой двенадцатиканальный прибор А-565-002-01 (ТУ 25-0506-0081-84). Пределы измерения температуры — минус 50.800 оС, класс точности — 0,15/0,05, погрешность измерения — 0,02 оС.
Характер посмертных изменений определяли по динамике угла прогиба сайры. Изучение биохимических процессов, вызывающих посмертные структурномеханические изменения мышечной ткани рыбного сырья, проводили по динамике содержания актомиозина (АМ), АТФ, гликогена (Гл), креатинфосфата (КрФ) и неорганического фосфора (Рн) в мышечной ткани сайры.
Угол прогиба (УП) сайры определяли общепринятым методом (Быков, 1987). Определение актомиозина проводили по модифицированной методике Баленовича и Штрауба (Соловьев, 1966). Содержание аденозинтрифосфорной кислоты, креатин-фосфата, гликогена и неорганического фосфора определяли в каждом параллельном опыте из одной навески мышечной ткани, экстрагируя одновременно все исследуемые компоненты 3 %-ным раствором охлажденной трихлоруксусной кислоты; затем в отдельных аликвотах безбелкового экстракта этой кислоты определяли содержание АТФ, КрФ, Гл и Рн по соответствующим методикам (Гусева, Богданов, 2011).
Достоверность результатов исследований обеспечивалась выполнением требований математической статистики, применяемых для биологического материала с использованием критерия Стъюдента (Урбах, 1964). Статистическая обработка показала, что при достоверности экспериментальных данных 0,85 доверительный интервал значений составляет для угла прогиба ± 10 %, для биохимических показателей ± 2 %.
Математическое моделирование исследуемых процессов осуществляли методом интерполяции экспериментальных данных алгебраическими многочленами функции Д(х) с использованием определителя Вандермонда. Аппроксимацию полученных данных проводили по коэффициенту детерминации ^2), который в частном случае явля-
ется квадратом коэффициента корреляции между экспериментальными и расчетными значениями переменных величин. Коэффициенты детерминации, рассчитанные для исследуемых величин, находятся в диапазоне 0,80.0,99.
Математическое моделирование осуществлялось с помощью компьютерной программы Origin Lab.Origin pro 8. Для обработки полученных данных и построения графических зависимостей использовали операционную систему Microsoft Windows 7 и программное обеспечение Microsoft Office 2007.
Результаты и их обсуждение
Результаты исследований (рис. 1) показывают, что в процессе хранения охлажденной сайры наблюдается трехфазный характер посмертных изменений, при котором каждая фаза представляет собой совокупность последовательно протекающих периодов сокращения — расслабления мышечной ткани. При этом в каждой фазе развитию сокращения предшествуют периоды неполного расслабления мышечной ткани охлажденной сайры. Известно, что увеличение значений угла прогиба характеризует расслабление мышечной ткани, которое сопровождается улучшением технологических свойств рыбного сырья (Быков, 1987). Таким образом, кривые УП (рис. 1) свидетельствуют
о повторяющихся процессах неоднократного снижения—увеличения технологических свойств охлажденной сайры и показывают практическую возможность их улучшения путем дискретного увеличения продолжительности хранения охлажденной сайры после вылова.
Время (Часы)
Время (Часы)
Рис. 1. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на угол прогиба (УП) сайры. Температура рыбы: 1 — минус 2 оС; 2 — 0; 3 — 5 оС
Fig. 1. Influence of cooling and storage conditions on angle of deflection for raw saury tissue: A — slow cooling, Б — fast cooling. Temperature: 1----2 °C;
2 — 0 оС; 3 — +5 оС
Сопоставление динамики угла прогиба сайры при медленном и быстром охлаждении позволяет отметить следующие отличительные особенности. При быстром охлаждении наблюдаются более глубокие изменения динамики УП. Так, расслабление мышечной ткани в первой фазе (5-15 ч хранения) сопровождается увеличением УП до 70.80 град, тогда как при медленном охлаждении (2-10 ч хранения) УП увеличивается только до 35.40 град, после чего начинается повторное сокращение мышечной ткани. Аналогичная закономерность наблюдается во второй и третьей фазах посмертных изменений. При этом конечные значения УП при быстром охлаждении (65.76 град) выше, чем при медленном (55-60 град). Отсюда следует, что быстрое охлаждение обусловливает более полное разрешение посмертного сокращения мышечной ткани охлажденной сайры в течение исследуемого периода ее хранения после вылова. При этом увеличение скорости охлаждения, закономерно замедляя процессы разрешения посмертного сокращения, несколько ускоряет его наступление.
Дальнейший анализ динамики УП сайры (рис. 1) показывает, что быстрое охлаждение сопровождается более эффективным влиянием температуры охлажденной сайры в процессе ее хранения после вылова, чем медленное. Наряду с этим наблюдается аномальное влияние температуры рыбы на глубину и скорость развития посмертных изменений независимо от скорости охлаждения, так как практически во всех точках хранения сырья повышение температуры от минус 2 до 0 оС сопровождается нехарактерным замедлением посмертных изменений, тогда как последующее увеличение температуры от 0 до 5 оС закономерно ускоряет их протекание. Однако и при этом глубина и скорость развития посмертных изменений при минус 2 оС выше, чем при 5 оС.
Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что быстрое охлаждение стимулирует более мощные процессы посмертного сокращения—расслабления мышечной ткани охлажденной сайры, которые оказывают неоднозначное влияние на динамику их дальнейшего развития по сравнению с медленным охлаждением. Согласно литературной информации (Константинов, 1986; Уитон, Лосон, 1989), аналогичное явление наблюдается при хранении рыбы в живом виде, когда понижение температуры воды вызывает «холодовой шок», стимулирующий резкие непроизвольные процессы конвульсивного сокращения—расслабления мышечной ткани рыб. Отдельные исследователи (Magnussen, Johansen, 1990) особо отмечают, что холодовой шок, как и другие стрессовые явления, оказывает существенное влияние на качество рыбы, а также на время до наступления посмертного окоченения и его продолжительность. В данном эксперименте сайра направлялась на охлаждение в прижизненном состоянии, поэтому представляется возможным рассматривать нехарактерные изменения угла прогиба в начальный период охлаждения рыбы как ответную реакцию живого организма на понижение температуры окружающей среды от 8. ...10 до 3 оС при медленном охлаждении и до минус 3 оС — при быстром. Отсюда следует, что интенсификация процессов сокращения—расслабления мышечной ткани сайры в начальный период ее охлаждения может быть следствием холодового шока, обусловленного разницей температур между рыбой и охлажденной морской водой.
Результаты биохимических исследований (рис. 2-6) показывают, что динамика содержания органических веществ и неорганического фосфора представляет собой совокупность последовательно чередующихся периодов увеличения—уменьшения количества исследуемых веществ. Это объясняет и одновременно теоретически обусловливает тиксотропной характер динамики угла прогиба охлажденной сайры (см. рис. 1), поскольку именно биохимические преобразования макроэргических веществ и гликогена и их количество определяют направленность и глубину процессов сокращения—расслабления мышечной ткани рыб как при их жизни, так и после гибели. Аналогичная динамика изменения содержания АМ, АТФ, Гл и Рн наблюдалась при хранении в замороженном состоянии карпа, щуки, судака, тунца, меч-рыбы и сома (Семенов, 1974; Воскобой, 1975; Крайнова и др., 1977).
Совместное рассмотрение динамики угла прогиба и содержания АМ показывает, что уменьшение растворимости и, следовательно, содержания белков наблюдается
как при сокращении, так и при расслаблении мышечной ткани сайры. Анализ литературных данных (Быков, 1987; Сафронова, Дацун, 2004) по этому вопросу показывает, что биохимическую основу процессов сокращения— расслабления мышечной ткани как при жизни рыбы, так и после ее гибели составляют процессы преобразования мышечных белков. Развитие посмертного окоченения и наблюдаемое при этом снижение растворимости белков связывают с ассоциацией белков актомиози-нового комплекса, а разрешение посмертного окоченения — с его диссоциацией, которая сопровождается увеличением растворимости миофибриллярных белков.
Рис. 2. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на содержание актомио-зина (АМ) в сайре. Температура рыбы: 1 — минус 2 оС; 2 — 0; 3 — 5 оС
Fig. 2. Influence of cooling and storage conditions on actomyosin content in raw saury tissue: A — slow cooling, Б—fast cooling. Temperature: 1-----2 °C; 2 — 0 °C; 3 — +5 оС
Наряду с этим считается установленным, что образование актомиозина может происходить как в расслабленном, так и в сокращенном волокне, при этом активация мышечного сокращения начинается после образования АМ, а сама работа в мышце осуществляется за счет сжатия (синерезиса) высокополимерных молекул актомиозино-вого комплекса (Кузин, 1969; Маслова, Маслов, 1981; Головкин, 1984). Отсюда следует, что в посмертный период актомиозиновый комплекс может существовать в двух состояниях: расслабленном и сокращенном. Поскольку в модельных опытах установлено, что сжатие (синерезис) актомиозиновых полимеров при участии АТФ и минеральных солей сопровождается резкой дегидрацией системы (Иванов, Юрьев, 1961), можно предположить, что актомиозин, образующийся в расслабленном мышечном волокне, обладает более высокой растворимостью, чем АМ в сокращенном мышечном волокне.
Данное предположение может объяснить динамику содержания белков актомио-зинового комплекса (рис. 2) как следствие изменения их растворимости в зависимости от состояния мышечных волокон и АМ, при котором наступает окоченение мышц. Исходя из этого наблюдаемое увеличение жесткости охлажденной сайры в начальной стадии посмертного окоченения может быть обусловлено образованием актомиози-нового комплекса преимущественно в расслабленном мышечном волокне, тогда как при повторном увеличении жесткости сайры фиксируется сокращенное состояние мышечного волокна и непосредственно самого актомиозина.
Результаты влияния скорости охлаждения и температуры хранения охлажденной сайры на содержание белков актомиозинового комплекса (рис. 2) показывают, что увеличение скорости охлаждения вызывает интенсификацию биохимических изме-
А
Время (Часы)
Время (Часы)
нений в начальный период хранения сайры (0-5 ч), что является, видимо, следствием холодового шока. Одновременно с этим быстрое охлаждение увеличивает продолжительность каждого периода уменьшения—увеличения содержания актомиозина, что свидетельствует о замедлении посмертных изменений при дальнейшем хранении (5-45 ч) охлажденной сайры.
Рис. 3. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на содержание аденозин-трифосфорной кислоты (АТФ) в сайре.
Температура рыбы: 1 — минус 2 оС; 2
— 0; 3 — 5 оС
Fig. 3. Influence of cooling and storage conditions on adenosinetriphosphoric acid content in raw saury tissue: A — slow cooling, Б — fast cooling. Temperature:
1----2 °C; 2 — 0 °C; 3 — +5 оС Время (Часы)
Установлено также, что быстрое охлаждение обеспечивает более высокий уровень содержания белков актомиозинового комплекса (43-80 %) на конечный период хранения сайры по сравнению с медленным охлаждением (22-74 %). Этим, видимо, объясняется более высокая степень расслабления мышечной ткани, установленная по динамике УП (см. рис. 1).
Скорость охлаждения сайры влияет также и на зависимость динамики содержания актомиозина от температуры хранения рыбы (рис. 2), что в наибольшей степени проявляется в конечных значениях содержания белков актомиозинового комплекса, которые составляют при быстром охлаждении для минус 2 оС — 53 %, для 0 оС — 74, для 5 оС — 22 и при медленном охлаждении соответственно 54, 43, и 80 %. Эти данные объясняют, по нашему мнению, аномальный характер изменения значений УП сайры в зависимости от температуры рыбы (см. рис. 1), а также предполагают необходимость исследования влияния температурных факторов на фундаментальные для мышечного сокращения процессы преобразования макроэргических веществ и гликогена, которые обусловливают конформационное состояние белков актомиозинового комплекса при хранении рыбного сырья после вылова.
Динамика содержания органических веществ и неорганического фосфора (рис.
3, 4, 6) показывает, что быстрое охлаждение сопровождается более высоким уровнем ресинтеза АТФ, Гл и Рн, чем медленное охлаждение. Так, максимальное количество АТФ при быстром охлаждении составляет 400 % к исходному содержанию, а при медленном — 140; для Гл эти значения составляют соответственно 250 и 102, а для Рн — 220 и 110 %. Исключением является динамика содержания креатинфосфата (рис. 5), из которой следует, что максимальное количество КрФ наблюдается при медленном
Время (Часы)
охлаждении — 280 %, тогда как при быстром охлаждении эти значения составляют 190 % к исходному содержанию.
Следует отметить, что при увеличении скорости охлаждения наблюдается, также как и для ак-томиозона, увеличение конечных значений АТФ, Гл и Рн. Так, количество АТФ при быстром охлаждении находится в пределах от 43 до 125 %, а при медленном — от 20 до 60; для Гл эти значения составляют соответственно 43.120 и 28.90, а для Рн — 124.212 и 61.82 %.
Рис. 4. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на содержание гликогена (Гл) в сайре. Температура рыбы: 1 — минус
2 оС; 2 — 0; 3 — 5 оС
Fig. 4. Influence of cooling and storage conditions and storage on glycogen content in raw saury tissue: A — slow cooling, Б — fast cooling. Temperature: 1---2 °C; 2 — 0 °C; 3 — +5 оС
Влияние температуры хранения охлажденной сайры на динамику АТФ (рис. 3) представляет собой особый интерес, так как полученные данные не вписываются полностью в уравнение Аррениуса, согласно которому скорость большинства реакций экспоненциально увеличивается с повышением температуры, однако известно, что скорость многих биохимических реакций увеличивается при понижении температуры (Сергеев, Батюк, 1978). В технологии мяса и мясных продуктов аналогичное влияние температуры на процессы преобразования АТФ и Гл представлены на широком экспериментальном материале (Головкин, 1984). Учитывая, что процессы синтеза АТФ из Гл обеспечивают около 20 ферментов, каждый из которых имеет, видимо, свой температурный оптимум, представляется возможным аномальное влияние температуры на скорость ресинтеза АТФ при хранении охлажденной сайры. Тогда аномальное влияние температуры хранения сайры на динамику содержания АМ можно объяснить динамикой содержания АТФ, количество которой существенно влияет на конформационное состояние белков актомиозинового комплекса.
Этот вывод подтверждается динамикой изменения содержания гликогена (рис. 4), зависимость которой от температуры имеет характер, аналогичный для ресинтеза АТФ. Интерпретация изменения содержания Гл в мышечной ткани сайры в зависимости от скорости охлаждения и температуры хранения представляется достаточно сложной. Так, при медленном охлаждении (рис. 4) новообразование гликогена наблюдается в течение первых 15 ч хранения только при температуре 0 оС, тогда как при 5 и минус 2 оС в этот период наблюдается его распад, а при последующем хранении (от 15 до 40 ч) новообразование Гл наблюдается и при минус 2 оС. При быстром охлаждении новообразование гликогена наблюдается при 0 и минус 2 оС (130 и 250 % к первоначальному содержанию). В этом случае период новообразования Гл
Время (Часы)
Время (Часы)
при 0 оС совпадает с периодом его распада при минус 2 оС. При этом следует отметить, что как при медленном, так и при быстром охлаждении новообразование гликогена при 5 оС представляется менее значительным. Следует отметить, что двухфазный характер посмертного ресинтеза Гл наблюдался на значительном экспериментальном материале по хранению большеглазого тунца, желтоперого тунца и меч-рыбы (t — минус 12 и минус 18 оС).
При этом количество гликогена в течение всего периода хранения (100 сут) было выше исходных значений в 1,5—2,5 раза, а у меч-рыбы отмечена общая тенденция к снижению содержания Гл при хранении мороженой рыбы (Семенов, 1974).
Рис. 5. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на содержание креатин-фосфата (КрФ) в сайре. Температура рыбы: 1 — минус 2 оС; 2 — 0; 3 — 5 °С
Fig. 5. Influence of cooling and storage conditions on creatinephosphate content in raw saury tissue: A — slow cooling, Б — fast cooling. Temperature:
1----2 оС; 2 — 0 оС; 3 — +5 оС
В анализе динамики содержания гликогена и креатинфосфата определенную проблему, в отличие от АТФ, представляет собой сама возможность ресинтеза этих веществ. Согласно литературным данным (Семенов, 1974), в работах по технологии рыбных продуктов ресинтез Гл может осуществляться за счет распада жиров и их преобразования в углеводы. По данным медицинской литературы (Чаговец, 1978), в восстановительный период после завершения работы мышцы наблюдается ресинтез Гл и КрФ из янтарной кислоты.
Экспериментально установлено также, что понижение температуры сайры от 5 до 0 и минус 2 оС значительно замедляет процессы распада КрФ как при медленном, так и при быстром охлаждении (рис. 5).
Экспериментальные данные по изменению содержания неорганического фосфора в охлажденной сайре (рис. 6) наиболее наглядно показывают влияние скорости охлаждения на характер протекания посмертных процессов. Так, для медленного охлаждения характерна тенденция снижения содержания Рн, косвенным путем свидетельствующая
о том, что в течение всего исследуемого периода продолжаются процессы «потребления» Рн и они преобладают над его образованием при гидролизе АТФ. А при быстром охлаждении наблюдается постоянное увеличение неорганического фосфора, что может служить показателем интенсификации процессов его образования по сравнению с медленным охлаждением.
Обобщение теоретического и экспериментального материала позволяет сделать следующие выводы:
О 5 10 15 20 25 30 35 40
Время (Часы)
Время (Часы)
Время (Часы)
Рис. 6. Влияние условий охлаждения (А — медленного, Б — быстрого) и хранения на содержание неорганического фосфора (Рн) в сайре. Температура рыбы:
1 — минус 2 оС; 2 — 0; 3 — 5 оС
Fig. 6. Influence of cooling and storage conditions on inorganic phosphorus content in raw saury tissue: A — slow cooling, Б — fast
cooling. Temperature: 1------2 °C; 2 — 0 °C;
3 — +5 оС
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Время(Часы)
— глубина и интенсивность процессов сокращения—расслабления мышечной ткани охлажденной сайры обусловливается уровнем ресинтеза макроэргических веществ и гликогена;
— биохимическую основу холодового шока составляют процессы изменения конформационного состояния актомиозинового комплекса и обеспечивающие их процессы ресинтеза—распада макроэргических веществ и гликогена, интенсивность которых обусловлена начальной температурой охлаждающей среды;
— аномальное влияние температуры хранения сайры на скорость посмертных изменений обусловливается неклассическим характером влияния температуры на скорость фундаментальных процессов преобразования макроэргических веществ и гликогена при хранении охлажденной сайры после вылова.
Результаты математического моделирования процессов изменения угла прогиба, а также содержания органических веществ и неорганического фосфора показывают, что все исследованные закономерности подчиняются уравнению в виде многочлена девятой степени:
у = В0 + В1Х1 + В2Х2 + В3Х3 + В4Х4 + В5Х5 + В6Х6 + В7х7 + В8х8 + В9х9.
При этом отличительные особенности исследуемых биохимических процессов и УП обеспечивают коэффициенты общей закономерности, представленные в табл. 1-6.
Сравнительно высокая для научных исследований по технологии рыбных продуктов степень многочлена, описывающего полученные зависимости, представляется закономерной не только по результатам математической обработки, но и по теоретической сущности наблюдаемых процессов, так как динамика исследуемых показателей является результатом протекающих одновременно, но противоположно направленных процессов их распада и посмертного ресинтеза, а также неоднозначностью влияния температурных факторов на скорость этих процессов.
Таблица 1
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику угла прогиба сайры
при охлаждении
Table 1
Coefficients of polynomial dynamics of the angle of deflection for raw saury tissue in the process
of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
Bo 91,3 89,8 87,4 92,б 80,3 8б,2
B, -79,9 -80,3 -82,4 -37,1 -б2,0 -49,0
B2 24,1 25,0 2б,9 3,1 15,0 8,8
B3 -3,3 -3,5 -4,0 0,б -1,б -0,5
B4 0,2 0,3 0,3 -0,1 0,1 0
Вз 0 0 0 0 0 8,3 10-4
Вб 3,110-4 3,2 10-4 4,б10-4 -2,7^10-4 б,010-5 -4,5 10-5
B7 -5,11G-S —5,3 10-® -8,1Ю-6 5,410-'5 -б,2 10-7 1,010-7
B8 4,б10-8 4,7-10-8 7,9 10-8 -5,5 108 2,б10-9 -1,110-8
B9 -1,810-10 -1,810-10 —3,2 10-10 2,3 10-10 -7,4^10-15 4,б10-11
Ср. квадратич. достоверность 1,0 1,0 1,0 0,9 0,9 1,0
Таблица 2
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику содержания актомиозина
при охлаждении
Table 2
Coefficients of polynomial dynamics of actomyosin content in raw saury tissue in the process
of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
B0 103,5 95,0 101,4 87,б 79,7 98,0
B1 -24,б -б3,0 -44,2 -5,3 -3,0 -3,4
B2 15,1 31,2 24,8 5,1 б,0 -0,2
B3 -3,7 -б,б -5,5 -1,8 -1,9 -0,1
В4 0,4 0,7 0,б 0,3 0,3 0
Вз 0 0 0 0 0 0
Вб 0 0 0 9,210-4 8,810-4 1,110-4
В7 -2,4^10-5 -4,б10-5 -3,810-5 -2,4^10-5 -2,2-10-5 -3,110-s
В8 3,010-7 5,910-7 4,810-7 3,310-7 3,110-7 4,4^10-8
B9 -1,б10-9 -3,2 10^ -2,б10-9 -1,910-9 -1,810-9 -2,5 10-10
Ср. квадратич. достоверность 1,0 0,8 1,0 0,9 0,8 1,0
Таблица 3
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику содержания АТФ
при охлаждении
Table 3
Coefficients of polynomial dynamics of adenosinetriphosphoric acid content in raw saury tissue
in the process of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
B0 117,2 101,7 99,8 10б,3 11б,3 97,8
B1 -б5,0 -20,7 4,4 112,9 2б,9 0,5
B2 39,0 21,7 9,0 -47,1 -5,б 27,7
B3 -8,8 -б,1 -3,б 9,3 1,2 -8,0
В4 1,0 0,8 0,5 -0,9 -0,2 0,9
Вз -0,1 -0,1 0 0,1 0 -0,1
Вб 0 0 0 0 -б,б10-4 0
В7 -4,7-10-5 -4,810-5 —3,5 105 3,5-10-5 1,б10-5 -4,б10-5
В8 5,5 10-7 б,110-7 4,5107 -3,9 10-7 —2,110-7 5,3 10-7
B9 -2,7^10-9 -3,310-9 -2,4^10-9 1,810-9 1,110-9 -2,5 10^
Ср. квадратич. достоверность 0,8 1,0 1,0 1,0 0,9 1,0
Таблица 4
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику содержания гликогена
при охлаждении
Table 4
Coefficients of polynomial dynamics of glycogen content in raw saury tissue in the process
of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
B0 100,8 96,2 99,8 98,5 99,0 100,4
B1 -22,1 -78,0 -11,8 -8,б -27,0 -13,3
B2 1,7 27,2 -3,8 -5,1 5,9 0,5
B3 0,2 -4,1 1,3 2,0 -0,9 0,1
B4 0 0,4 -0,2 -0,2 0,1 0
B5 0 0 0 0 0 0
Вб -2,0-10-4 7,8-Ю-4 -5,2-Ю-4 -1,110-4 3,110-4 -9,0 10-5
B7 5,110-s -1,810-5 1,3 10-5 -2,5 10^ -9,010—б 2,3 10^
B8 -6,9 10 е 2,4-10-7 —1,7 10-7 8,9 10-8 1,4 10-7 -3,110-8
B9 3,910-10 -1,310-» 9,4 10-10 -7,5 10-10 -8,9 10-10 1,7 10-10
Ср. квадратич. достоверность 1 1 1 1 1 1
Таблица 5
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику содержания креатинфосфата при охлаждении
Table 5
Coefficients of polynomial dynamics of creatinephosphate content in raw saury tissue
in the process of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
B0 93,0 102,3 97,9 107,б 98,3 102,8
B1 65,6 -42,4 -110,0 -30,4 132,3 -73,5
B2 -53,6 13,4 61,4 -1,8 -72,8 40,б
Вз 14,0 -1,9 -13,5 2,3 15,6 -8,2
в4 -1,7 0,2 1,5 -0,4 -1,8 0,8
Вз 0,1 0 -0,1 0 0,1 0
Вб 0 3,б10-4 0 0 0 0
в7 8,410-5 -9,110—б -8,710-5 3,010-5 1,110-4 -2,9 10-5
Ве -9,7^10-7 1,3 10-7 1,110—б -4,0-10-7 -1,510—б 3,110-7
B9 4,7^10-9 —8,2 10-10 -5,810-9 2,2^10-9 8,3 10-9 -1,410-9
Ср. квадратич. достоверность 1,0 1,0 0,9 0,9 0,9 1,0
Таблица б
Значения коэффициентов многочлена, характеризующего динамику содержания неорганического фосфора при охлаждении
Table б
Coefficients of polynomial dynamics of inorganic phosphorus content in raw saury tissue
in the process of cooling
Коэффициент Медленное охлаждение Быстрое охлаждение
-2 оС 0 оС 5 оС -2 оС 0 оС 5 оС
B0 99,1 98,б 99,7 99,7 98,4 100,9
B1 32,3 -4б,3 19,6 98,8 1,3 -6,7
B2 -19,8 12,3 -15,7 -45,7 -4,0 3,5
Вз 4,1 -1,5 3,6 8,4 1,4 -0,б
В4 -0,4 0,1 -0,4 -0,8 -0,2 0
Вз 0 0 0 0 0 0
Вб -9,810-4 1,б10-4 -9,7^10-4 0 -4,3^10-4 4,б10-5
В7 2,2-10-5 -3,410—б 2,2^10-5 2,9 10-5 8,810—б -1,110—б
Ве —2,6 10-7 4,110-8 -2,7^10-7 —3,2 10-7 -9,б10-8 1,810-8
B9 1,3 10-9 -2,2^10-10 1,410-9 1,5 10-9 4,4^10-10 —1,210-10
Ср. квадратич. достоверность 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0
Заключение
Проведенные исследования показывали, что при хранении охлажденной сайры наблюдается тиксотропный тип посмертных изменений, который проявляется в периодическом восстановлении технологических свойств охлажденной сайры при ее хранении после вылова. При этом установлено нетрадиционное влияние скорости охлаждения и температуры хранения охлажденной сайры на посмертные изменения, которое проявляется в ускорении прохождения охлажденной сайрой отдельных стадий посмертных изменений при интенсификации процесса охлаждения.
Таким образом, при хранении сайры, охлажденной сразу после вылова, наблюдаются два явления: тиксотропия посмертных изменений, характерная и для неохлажденной сайры, и аномальное влияние холода на посмертные изменения. Представляется целесообразным объединить оба явления общим термином «холодовая тиксотропия посмертных изменений» или более коротко — «холодовая тиксотропия».
Динамика биохимических процессов показывает, что хранение сайры в охлажденном виде сопровождается чередованием процессов мощного ресинтеза и распада макроэргических веществ и гликогена, которые через изменения белков актомиозино-вого комплекса обусловливают тиксотропный тип посмертных изменений охлажденной сайры. Данный характер взаимосвязи биохимических процессов и технологических свойств сырья наблюдается и при хранении сайры в неохлажденном виде. Однако биохимические процессы, обусловливающие холодовую тиксотропию сайры, имеют следующие отличительные особенности:
— более высокая степень ресинтеза макроэргических веществ и гликогена;
— трехфазный характер тиксотропии;
— увеличение жесткости охлажденной сайры в начальной стадии посмертного окоченения, в отличие от неохлажденной сайры, обусловлено предположительно образованием актомиозинового комплекса преимущественно в расслабленном мышечном волокне, тогда как при повторном увеличении жесткости актомиозин образуется в сокращенном мышечном волокне.
Таким образом, по аналогии с тиксотропией неохлажденных рыб «холодовая тиксотропия» — это периодическое восстановление технологических свойств рыбного сырья, отражающее влияние холода на характер посмертных изменений и обусловленное преимущественно тиксотропными свойствами белков актомиозинового комплекса.
Данная трактовка посмертных изменений охлажденной сайры свидетельствует о возможности улучшения качества сырья и, следовательно, качества готовой продукции путем регулирования процессов охлаждения и дискретной экспозиции охлажденного рыбного сырья.
Следует отметить, что сама возможность регулирования технологических свойств сырья путем изменения технологических параметров охлаждения и хранения традиционно используется в технологии рыбных продуктов. Оригинальность полученных данных в том, что они показывают возможность улучшения качества сырья путем увеличения продолжительности его хранения после вылова в охлажденном состоянии (дискретная экспозиция); при этом медленное охлаждение сайры, так же как и быстрое, обусловливает возможность достижения максимально высокого уровня качества после длительного хранения сырья после вылова.
Практическая значимость результатов исследований заключается в возможности регулирования технологических свойств охлажденного сырья в зависимости от предполагаемого срока хранения сырья в производственных условиях (в условиях моря и на обрабатывающих предприятиях):
— кратковременное хранение предполагает необходимость только быстрого охлаждения, обеспечивающего высокое качество охлажденного сырья к моменту его обработки;
— при длительном хранении охлажденного сырья возможно применение как быстрого, так и медленного охлаждения, однако более предпочтительным представляется
медленное охлаждение, которое снижает затраты холода на охлаждение и хранение рыбного сырья.
Таким образом, представленные данные позволяют сделать вывод, что основная причина аномального изменения технологических свойств отдельных видов охлажденного рыбного сырья при его хранении заключается в тиксотропных процессах, характерных для неохлажденных рыб, тогда как холодовые аномалии являются результатом холодового шока и неклассического влияния температуры хранения на скорость тиксотропных процессов, присущих неохлажденной рыбе.
список литературы
Анохина О.Н., семенов Б.Н. Исследование влияния жидкого азота на постмортальные изменения и продолжительность хранения подмороженного карпа // Изв. СПбГУНиПТ. — 2004. — № 1. — С. 54-60.
Быков В.п. Изменение мяса рыбы при холодильной обработке: Автолитические и бактериальные процессы : монография. — М. : Агропромиздат, 1987. — 221 с.
Вода в пищевых продуктах : монография / под ред. РБ. Дакуорта. — М. : Пищ. пром-сть, 1980. — 376 с. (Пер. с англ.)
Воскобой А.В. Изучение механо-химических изменений мышечной ткани рыбы при холодильной обработке и хранении в различной упаковке // Тр. ПИНРО. — 1975. — Вып. 36.
— С. 227-231.
Головкин Н.А. К развитию теоретических основ холодильной технологии пищевых продуктов // Сб. науч. тр. ЛТИХП. — Л., 1974. — С. 3-6.
Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов : монография. — М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1984. — 240 с.
Григорьев А.А., семенов Б.Н. Изменение качества пятнистых тунцов в процессе холодильной обработки и хранения // Тр. АтлантНИРО. — 1976. — Вып. 79. — С. 43-47.
Гусева Л.Б., Богданов В.Д. Особенности посмертных изменений рыбного сырья // Изв. ТИНРО. — 2011. — Т. 164. — С. 392-402.
Гусева Л.Б., Быков В.п. Разработка технологии охлаждения, транспортирования и хранения сайры в ОМВ // Тр. ВНИРО. — 1997. — Т. 123. — С. 299-301.
Иванов И.И., Юрьев В.А. Биохимия и патобиохимия : монография. — Л. : Медгиз, 1961. — 274 с.
константинов А.с. Общая гидробиология : учеб. — М. : Высш. шк., 1986. — 469 с.
крайнова Л.с., Евелева В.В., Воробьева Н.Н., Яхина Г.А. Изменение содержания фосфата при холодильном хранении рыбы // Межвуз. сб. науч. тр. ЛТИХП. — 1977. — № 2.
— С. 53-57.
Кузин А.М. Общая биохимия : учеб. — М. : Высш. шк., 1969. — 252 с.
Маслова Г.В., Маслов А.М. Реология рыбы и рыбных продуктов : монография. — М. : Лег. и пищ. пром-сть, 1981. — 216 с.
перова Л.И. Разработка научно обоснованных направлений использования батипелагиче-ских рыб (макруруса и берикса) : дис. ... канд. техн. наук. — Калининград : АтлантНИРО, 1985.
Поляков Ю.К. Ресурсосберегающие технологии холодильного и теплового консервирования некоторых пресноводных рыб : автореф. дис. . канд. техн. наук. — СПб. : С-Петербург. гос. ун-т низкотемператур. и пищ. технол., 2004. — 16 с.
сафронова Т.М., Дацун В.М. Сырье и материалы рыбной промышленности : учеб. — М. : Мир, 2004. — 272 с.
семенов Б.Н. Изменение качества мороженой рыбы тунцового промысла в процессе хранения при различных температурных режимах // Сб. науч. тр. ЛТИХП. — Л., 1974. — С. 69-75.
семенов Б.Н., Анохина О.Н. Зависимость продолжительности хранения и качества охлажденного и подмороженного леща от использования жидкого и газообразного азота // Изв. СПбГУНиПТ. — 2004. — № 1. — С. 61-66.
семенов Б.Н., Данюкин В.В., Григорьев А.А. и др. Исследования изменения качества мороженых тунцов и меч-рыбы в процессе хранения // Тр. АтлантНИРО. — 1978. — Вып. 75.
— С. 25-36.
сергеев Г.Б., Батюк В.А. Криохимия : монография. — М. : Химия, 1978. — 296 с.
соловьев В.И. Созревание мяса (теория и практика процесса) : монография. — М. : Пищ. пром-сть, 1966. — 337 с.
Уитон Ф.У, Лосон Т.Б. Производство продуктов питания из океанических ресурсов : монография. — М. : Агропромиздат, 1989. — Т. 1. — 349 с.
Урбах В.Ю. Биометрические методы (статистическая обработка опытных данных в биологии, сельском хозяйстве и медицине) : монография. — М. : Наука, 1964. — 415 с.
Чаговец Н.Р. О влиянии янтарной кислоты на протекание восстановительных процессов в скелетной мышце после интенсивной деятельности // Терапевтическое действие янтарной кислоты : сб. науч. тр. АН СССР. — Пущино : Науч. центр биол. исслед., 1978. — С. 78-80.
Amlacher E. Rigor in Fish // Fish as Food. Vol. 1. — N.Y. ; L. : Acad. Press, 1961. — P. 385-406.
Domoglou A.P. A comparison of different methods of freshess assessment of herring // Adv. Sci. and Technol. Pap. Jubilee Conf. Tony Res. Stat. — Farn-ham, 1980. — P. 394-399.
Herrero A.M., Heia K., Careche M.J. Stress relaxation test for monitoring post mortall textural changes of ice — stoed cod // Food Sci. — 2004. — Vol. 69, № 4. — Р 178-182.
Iwamoto M., Ioka H., Saito M., Yamanaka H. Relation between rigor mortis of sea bream and storage temperatures // Bull. Jap. Soc. Sci. Fish. □ — 1985. □ — Vol. 51(3). □— P. 443-П446.
Magnussen O.M., Johansen S. Influence of handling and slaughtering on guality of farmed fish // Refring. et congelat. nouv. prod, base poisons: c.r. reun. Conimiss. C2 Inst. int. froid. — Paris, 1990. — P. 259-264.
Radriguez-Casado A., Carmona P., Moreno P. et al. Structural changes in sardine (Sardina pilchardus) muscle during iced storage // Food Chem. — 2007. — Vol. 103, № 3. — Р. 1024-1030.
Schere R., Augusti P.R., Steffens C. et al. Effect of slaughter method on postmortem changes of grass carp // Food Sci. — 2005. — Vol. 70, № 5. — Р. 348-353.
Поступила в редакцию 12.03.13 г.
