После смерти животного с прекращением обмена веществ основным биохимическим процессом при переработке сырья биологического происхождения является автолиз, основу которого составляют ферментативные процессы, при жизни связанные с функцией координированного движения. В результате меняются технологические свойства мяса: его жесткость, водосвязывающая способность, а также вкус и аромат.
Автолитические изменения в мясе делят на следующие последовательные стадии: посмертное окоченение, разрешение посмертного окоченения, созревание.
Посмертное окоченение мышц обусловлено развитием биохимических процессов:
распад гликогена;
распад АТФ;
ассоциация актина и миозина в актомиозиновом комплексе;
изменение гидратации мышц.
Распад гликогена.
Самопроизвольные изменения гликогена в мясе связаны с его ферментативным расщеплением и последующим анаэробным гликолизом. Это приводит к неуклонному увеличению концентрации молочной кислоты и снижению pH мышечной ткани с нормальных значений (около 7,0) до 5,7–5,8. Как правило, данный процесс завершается в течение суток при хранении мяса при температуре 4 °С. Важно отметить, что снижение pH создает неблагоприятные условия для развития гнилостных микроорганизмов, оказывая на них подавляющее воздействие. Одновременно с этим, кислая среда способствует активации мышечных катепсинов, ферментов, играющих важную роль в созревании мяса.
Содержание гликогена в мышцах здоровых животных составляет около 0,8 %. При его деградации образуется значительное количество молочной кислоты, что приводит к снижению pH до 5,5–5,6. Утомленные или истощенные животные имеют сниженный уровень гликогена в мышцах, что, соответственно, уменьшает количество образующейся молочной кислоты, и pH снижается лишь до 6,2–6,5. При прекращении поступления кислорода в клетки, начинается распад гликогена по путям фосфоролиза и амилолиза. Фосфоролиз гликогена катализируется фосфорилазой, отщепляющей от молекул гликогена остатки глюкозы с их одновременным фосфорилированием, образуя глюкозо-1-фосфат. Этот продукт преобразуется через глюкозо-6-фосфат в пировиноградную кислоту, которая в анаэробных условиях восстанавливается до молочной кислоты.
В первые часы после убоя, распад гликогена до молочной кислоты интенсивно идет по пути фосфоролиза. Этот процесс замедляется к концу первых суток, а затем практически останавливается из-за почти полного исчерпания АТФ и накопления молочной кислоты, которая сама подавляет фосфоролиз. При этом расщепляется около 90 % гликогена.
В дальнейшем происходит амилолитическое расщепление гликогена, в результате которого гликоген превращается через мальтозу в глюкозу. Этим путем распадается оставшиеся 10 % гликогена.
Непосредственным следствием распада гликогена и образования кислых продуктов является снижение pH среды, которое сопровождается образованием продуктов распада липидов и мононуклеотидов, таких как АДФ. Кислая среда нарушает целостность мембран лизосом, что приводит к активации сконцентрированных в них кислых гидролаз, разрушающих макромолекулы клеточных структур.
Распад АТФ.
Распад АТФ играет важную роль в автолитических процессах, происходящих в мясе. Под влиянием миозиновой аденозинтрифосфатазы АТФ гидролизуется с образованием аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) и свободного неорганического фосфата, а освобождающаяся химическая энергия превращается в механическую энергию мышечного сокращения.
Образование актомиозинового комплекса. После прекращения жизни животного происходит резкое уменьшение количества экстрагируемого миозина в течение первых суток хранения мяса. Непосредственно после убоя при достаточно высоком содержании АТФ актин находится в глобулярной форме и не связан с миозином. При этом волокна мышечной ткани расслаблены, сократительные белки обладают высокой степенью гидратации, что объясняется большим количеством свободных гидрофильных центров в их структуре. Процесс образования актомиозина в результате взаимодействия актина с миозином сопровождается снижением числа гидрофильных центров в их молекулах в результате взаимной блокировки активных групп белков. Это обусловливает снижение водосвязывающей способности мышечной ткани соответственно снижению реактивности гидрофильных кислых и основных групп в белках мышц.
При развитии окоченения начинается укорочение миофибрилл в результате втягивания нитей актина между нитями миозина. Образуется комплекс актомиозин и происходит дальнейшее сокращение миофибрилл. Развитие посмертного окоченения сопровождается изменениями миофибрилл – уменьшением длины и увеличением толщины саркомеров. Уменьшение длины саркомеров происходит в результате резкого снижения длины J-дисков и А-дисков. Реактивность SH- и дисульфидных групп снижается до минимума при максимальном развитии окоченения. Отдельные волокна мышечной ткани неравномерно переходят в состояние посмертного окоченения, что обусловлено различной локализацией ферментов.
Изменения гидратации мышц. После убоя мышцы находятся в состоянии очень высокой гидратации. В процессе развития посмертного окоченения происходит сильное падение водосвязывающей способности мышечной ткани. Изменения гидратации мяса определяют направленность его переработки и оказывают влияние на его жесткость. Мясо с минимальной степенью гидратации обладает наибольшей жесткостью. В окоченевшем состоянии содержание в мясе прочно удерживаемой воды уменьшается с 90 до 72–75 % к общей влаге мяса. Снижение водосвязывающей способности мышечной ткани в течение первых суток после убоя обусловлено снижением рН и образованием актомиозина. Оно вызывает снижение выхода при тепловой обработке мяса и изделий из него. Это является одним из важнейших практических последствий окоченения
Во время окоченения происходят изменения структурных элементов мышечной ткани. После убоя животного мышечные волокна мяса прямые или с незначительной волокнистостью. При появлении первых признаков окоченения обнаруживаются многочисленные участки деформированных мышечных волокон и прилегающей к ним соединительной ткани. Впоследствии деформация мышечных волокон постепенно исчезает. При дальнейшем хранении обнаруживаются признаки разрушения структуры саркоплазмы. Все это свидетельствует о начале созревания.
После разрешения посмертного окоченения большинство волокон расслаблено, мясо становится непригодным для переработки.
Поэтому необходимо проведения процесса дальнейшего автолиза, называемого созреванием. При созревании мяса происходит протеолиз, который сопровождается разрушением структурных элементов тканей. Мышечные волокна становятся неровными, соединительно-тканные образования разрыхляются, наблюдается распад ядер.
Созревание мяса происходит под действием протеолитических ферментов-катепсинов, в результате формируется вкус и аромат мяса.
Катепсины – кислые протеиназы, проявляют максимальную активность при рН 2,0–5,0, широко представлены в органах и тканях и локализованы в лизосомах, которые представляют собой внутриклеточные пузырьки диаметром около 5,5 мкм, ограниченные мембраной.
Катепсины являются типичными протеиназами и вызывают деструкцию высокомолекулярных белков. С деятельностью катепсинов, которые во втором периоде автолиза освобождаются из лизосом и активируются кислой реакцией среды клетки, тесно связаны изменения свойств белков, предшествующие релаксации мышц.
В результате действия катепсинов на белки при правильном развитии автолитических процессов мясо приобретает нежность, сочность, выраженные вкус и аромат. Процесс созревания мяса связан с
переходом части водорастворимых белков мышечных волокон в коагулированное состояние, причем особенно сильный сдвиг в соотношении общего аминного и аммиачного азота водной вытяжки мяса при 4 °С приходится на 6-й час после прекращения жизни животного.
Массовая доля коагулирующих белков водной вытяжки составляет 60 % общего азота вытяжки.
Улучшение вкуса и аромата связано с накоплением в процессе его созревания низкомолекулярных летучих жирных кислот в результате гидролитического распада липидов под действием фермента липазы. Образование вкуса и аромата достигает максимума на 10–14 сутки при низких положительных температурах хранения.
Формируют вкус мяса вещества гистидин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, глутамин, фенилаланин и др.
Изменения, происходящие при созревании мяса, зависят от температуры. При 0–2 °С они заканчиваются в течение 10–14 суток, при 20–25 °С – за 3 суток. Передержки мяса недопустимы, так как ферментативные процессы усиливаются и накапливаются продукты распада белков. В этих случаях изменяется его цвет, появляется неприятный кислый вкус и затхлый «лежалый» запах, продолжает уменьшаться жесткость, увеличивается отделение мясного сока, поверхность мяса становится влажной, мясо теряет свои защитные свойства и в результате развития гнилостных микроорганизмов начинает портиться.
Температура, °С 1–2 10–15 18–20
Сроки созревания, суток 10–14 4–5 3
Мясо больных животных не созревает полностью, рН составляет 6,4–6,6, а потом поднимается до 7,0 и выше. Такое мясо нельзя долго хранить, оно быстро портится.
В настоящее время особое значение приобретает вопрос использования мяса с учетом характера его автолиза, так как увеличилось поступление на мясокомбинаты животных, у которых после убоя в мышечных тканях обнаруживаются значительные отклонения от обычного развития автолитических процессов, причину возникновения которых связывают с прижизненным стрессом. В соответствии с этим выделяют мясо с признаками DFD – высокое конечное значение рН и PSE-экссудативное мясо (низкое значение рН).
Мясо с признаками DFD имеет через 24 ч убоя уровень рН выше 6,3, темную окраску, грубую структуру волокон, обладает высокой водосвязывающей способностью и обычно характерно для молодых животных КРС, которые подвергались различным видам стресса до убоя. Количество образовавшейся молочной кислоты в таком мясе невелико, и миофибоиллярные белки имеют хорошую растворимость.
Однако благодаря высокой влагосвязывающей способности его целесообразно использовать при производстве вареных колбас, соленых изделий и полуфабрикатов.
Мясо PSE характеризуется светлой окраской (за счет снижения содержания миоглобина), мягкой рыхлой консистенцией, выделением мясного сока за счет пониженной водосвязывающей способности, кислым привкусом. Эти признаки чаще всего имеет свинина, полученная от убоя животных с интенсивным откормом и ограниченной подвижностью при содержании. Появление признаков PSE может быть обусловлено также генетическими последствиями, действием стресса. После убоя таких животных в мышцах происходит интенсивный распад гликогена, посмертное окоченение наступает быстро. В течение 60 мин рН понижается до 5,2–5,5, но поскольку температура сырья сохраняется на высоком уровне, происходит конформационные изменения саркоплазмотических белков и их взаимодействие с миофибриллярными. В результате изменений свойств мышечных белков их гидратация резко понижается.
Мясо с признаками PSE из-за низких значений рН и водосвязывающей способности непригодно для производства вареных изделий, так как снижается их выход и появляется кисловатый вкус, жесткая консистенция, пониженная сочность. Однако в сочетании с мясом хорошего качества или с добавлением соевого изолята пригодно для выработки рубленых полуфабрикатов.
