1 РАЗДЕЛ I. БИОХИМИЯ МЯСА МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЯСА 1. Общее понятие о мясе. 2. Морфологический состав туши. 3. Химический состав и пищевая ценность мяса. Мясо и мясопродукты являются неотъемлемой частью нашего меню. В мясной промышленности и в торговле общепринято мясом называть все части туши животного после снятия шкуры, отделения головы, нижних частей конечностей и внутренних органов. Поэтому в морфологическом отношении мясо представляет собой комплекс тканей животного, в состав которого входят мышечная, соединительная, жировая ткани вместе с костями, кровеносными и лимфатическими сосудами, лимфатическими узлами и нервами. Соотношение перечисленных тканей колеблется и зависит от вида, породы, пола, возраста животного, его упитанности, а также анатомического происхождения мяса. С повышением упитанности увеличивается количество соединительной и костной тканей. У взрослого скота соединительная ткань более плотная, чем у молодых, так как с возрастом начинается интенсивный рост коллагеновых и эластиновых волокон. В свиных тушах соединительная ткань более мягкая, чем в говяжьих и бараньих. Наиболее ценную часть мяса составляет мышечная ткань (или скелетная мускулатура). Таким образом, мясо является важнейшим продуктом питания человека. В нем содержатся пластические и биологически активные вещества, которые необходимы для роста и жизнедеятельности организма человека. Качество мяса определяется свойствами и количественным соотношением входящих в него тканей. Далее мы рассмотрим их характеристику. 2 Мышечная ткань составляет в среднем 50-60% всей массы туши. Цвет мышечной ткани красный. Он обусловлен содержанием в ней белка миоглобина (миохрома). У разных видов животных мясо имеет свой оттенок. Например: Мясо лошади темно-красного цвета; мелкого рогатого скота – кирпично-красного; крупного рогатого скота – малиново-красного, у свиней цвет мяса варьирует от светло-красного до розово-серого. Бледную окраску мяса могут обуславливать болезненное состояние животного и особенности технологии его откорма. У откормленных и мало работающих животных бледная окраска обусловлена незначительным содержанием миоглобина и свидетельствует о слабой интенсивности окислительных процессов. Белесый цвет имеет мясо животных при беломышечной болезни, которая наиболее часто встречается у молодняка свиней и связана с недостатком железа в организме. Консистенция мяса парного плотная, а охлажденного – упругая. При надавливании на такое мясо пальцем образующаяся ямка быстро восполняется. При надавливании на размороженное мясо ямка восполняется медленно. Запах мяса специфический для каждого вида животного и легко ощущается у парных туш. У охлажденного и подвергнутого созреванию мяса запах приятный. Замороженное мясо запаха практически не имеет. Вкус мяса после кулинарной обработки определяется многими причинами. Так, доброкачественное мясо имеет приятный запах и обладает высокими вкусовыми качествами. Низкие вкусовые качества у мяса некастрированных самцов, старых и много работающих животных. 3 Соединительная ткань. К этой группе тканей относятся собственно соединительная ткань (рыхлая и плотная), хрящевая, костная, ретикулярная, а также кровь и лимфа. Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани. Это один из главнейших элементов мяса и мясопродуктов. Как сырье, ее используют в колбасном, кулинарном, желатиновом, клееварочном и других производствах. Соединительная ткань составляет в среднем 16% массы мясной туши. Собственно соединительная ткань. К ней относятся сухожилия, связки, фасции, наружный и внутренний перимизиум мышечной ткани. Все эти образования в практике называют «жилками». Их выход от массы туши крупного рогатого скота – 9,7-12,4%, а у других животных доходит до 10-16%. Фасции – соединительнотканная оболочка, покрывающая органы, сосуды, нервы и образующая футляры для мышц у позвоночных животных и человека. Костная ткань. Общая масса костей к массе мясной туши зависит от породы и упитанности животного и составляет: у КРС 22,2-29,3%, у овец 24,8-40,5%, у свиней – 10-20,5%. Кости подразделяют на трубчатые (кости конечностей) и губчатые (плоские и смешанные). Губчатые кости в пищевом отношении более ценные. В сухом веществе костной ткани содержится 26-52% органических веществ и 48-74% минеральных. Основную массу органических веществ составляет коллаген – фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных (сухожилия, кость, хрящ) и обеспечивающий ее прочность. В практике коллаген широко используется для изготовления натуральных оболочек колбас. При вываривании трубчатых костей получают в среднем 10% жира и 30% клейдающих веществ; из губчатых костей получают в основном жир – 22-23% и желатин – 35-55%. После вываривания клейдающих веществ и выпотки жира кости являются хорошим сырьем для мясокостной муки. 4 Хрящевая ткань является одним из компонентов скелета и состоит из коллагеновых и эластических волокон, пропитанных клееобразным веществом – хрондриомукоидом. Она входит в состав хрящей гортани, бронхов, носовых перегородок и т.п. Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани, клетки которой при откорме животных заполняются капельками жира, образуя жировые клетки. Они располагаются группами и образуют доли, окруженные рыхлой соединительной тканью. В зависимости от места расположения жир подразделяют на внутренний и наружный. Внутренний жир откладывается около внутренних органов – почек, сердца, в брызжейке кишечника и т.д. Его доля в тушах КРС может составить 0,5-6,4%, овец – 0,2-5,4%, свиней – 1,9-6,8%. Отложение наружного жира происходит под кожей, а также между ребрами. У крупного рогатого скота подкожный жир откладывается неравномерно, а у свиней и овец - более равномерно. У определенных пород овец жир откладывается в области хвоста – так называемый курдюк. Ретикулярная ткань состоит из клеток неправильной формы, соединенных между собой студенистой массой. Находится в лимфатических узлах, селезенке, костном мозге, вокруг нервных стволов, кровеносных и лимфатических узлов. Таким образом, наибольшей питательной ценностью и высокими вкусовыми достоинствами обладает мышечная ткань. Жировая ткань делает мясо высококалорийным продуктом. Чем больше в мясе соединительной ткани, тем ниже его пищевая ценность. Однако соединительная ткань улучшает пищеварение. При изготовлении мясопродуктов соотношение тканей может быть целенаправленно изменено. 5 Химический состав мяса зависит от вида, упитанности, возраста скота, анатомического расположения и многих других факторов. Вид мяса Содержание веществ, % Вода Белок Жир Мин. в-ва Говядина 55-69 16,2-29,5 11-28 0,8-1,0 Телятина 68-70 19,1-19,4 5-12 1,0-1,3 Свинина 49-58 13,5-16,4 25-37 0,7-0,9 Баранина 48-56 12,8-18,6 16-37 0,8-0,9 Белки. Мясо характеризуется высоким содержанием белка, однако, наряду с полноценными белками, содержащими незаменимые аминокислоты (миозин, глобулин), в мясе присутствуют и неполноценные (коллаген, эластин). Чем больше в мясе полноценных белков, тем выше его пищевая ценность. В целом белки мяса содержат все незаменимые аминокислоты. Животные белки усваиваются человеком полнее, чем растительные (на 96-98%). Белки мышечных волокон делятся на растворимые в воде (белки саркоплазмы), растворимые в солевых растворах (белки миофибрилл) и нерастворимые в водно-солевых растворах (входят в состав сарколеммы и внутримышечной соединительной ткани, а также белки ядер). Белки саркоплазмы составляют 20-25% мышечных белков. К ним относятся миоген, миоальбумин, глобулин Х и миоглобин. Миоглобин (около 1% мышечных белков) играет важную роль в передаче кислорода, поставляемого кровью, клеткам мышечной ткани. Наибольшее количество этого белка содержится в мышцах лошадей (кислородное депо), что обуславливает темно-красный цвет конины. 6 Белки миофибрилл, такие как миозин, актин, актомиозин, тропомиозин, составляют около 80% мышечных белков. Они участвуют в сокращении мыщц. Белки стромы входят в состав сарколеммы и рыхлой соединительной ткани, объединяющей мышечные волокна в пучки. К ним относятся склеропротеины (коллаген, эластин и ретикулин) и гликопротеиды -– муцины и микоиды. На долю нуклеопротеидов приходятся десятые доли процента от общего количества белков мяса. Липиды. С мясом в пищевой рацион вносится значительное количество жира. Он служит основным источником энергии (покрывает до 30% энергозатрат) и жирорастворимых витаминов. Биологическая ценность жиров зависит от содержания в них незаменимых (полиненасыщенных) жирных кислот (линолевая и линоленовая, арахидоновая). В животных жирах, по сравнению с растительными, их содержится мало. Свиной жир – лучший источник незаменимых жирных кислот. Так как в нем наибольшее количество полиненасыщенных жирных кислот, то он лучше усваивается организмом человека – на 96-98%. Усвояемость говяжьего жира – 76-74%, бараньего – 89-90%. Кроме жиров в мясе присутствуют жироподобные вещества – фосфолипиды, стерины (наиболее распространен холестерин), холестериды. Фосфолипиды – природные эмульгаторы жиров, их широко используют в пищевой промышленности. Наиболее богата фосфолипидами баранина. Углеводы. Количество углеводов в мясе сравнительно невелико (не более 2% массы тканей животного происхождения). Они представлены главным образом полисахаридом гликогеном (так называемым животным крахмалом) и глюкозой. Содержание гликогена в мышцах зависит от упитанности животного (в 2-3 раза больше у животных с хорошей упитанностью) и мышечной активности (у работающих животных его в 1,5 раза больше). 7 Витамины – это низкомолекулярные органические соединения, которые не синтезируются в организме или синтезируются в незначительном количестве. Однако они являются жизненно необходимыми для человека. Мясо – один из основных источников витаминов группы В. Витамина С в мясе мало. В небольших количествах содержатся витамины А, Д, Е. Чем больше в мясе жира, тем больше жирорастворимых витаминов и меньше водорастворимых. Тепловая обработка мяса частично разрушает витамины: при жарке и стерилизации консервов – на 10-50%, при варке – на 45-60%. Минеральные вещества. В мясе содержится значительное количество минеральных веществ, как макро- так и микроэлементов. Относительно высоко содержание в мясе железа – необходимого элемента для синтеза гемоглобина и железосодержащих ферментов в организме человека. С мясом в организм попадают следующие микроэлементы: медь, магний, цинк, алюминий, кобальт, марганец и другие. По сравнению с другими макроэлементами особенно много в мышечной ткани калия и фосфора. Значительная доля калия и кальция связана с белками. При обработке водой из мышечной ткани экстрагируется ряд органических веществ (помимо белков и липидов). Их называют Экстрактивные вещества. Различают азотистые и безазотистые экстрактивные вещества. К безазотистым экстрактивным веществам относятся углеводы, продукты их обмена (глюкоза, мальтоза, органические кислоты – молочная, пировиноградная, янтарная и др.), а также витамины и органические фосфаты. В мясе содержится около 1% безазотистых экстрактивных веществ. Азотистые экстрактивные вещества – вещества, которые содержат азот, но не относятся к белкам (мочевина, мочевая кислота, аммонийные соли и др). Количество их составляет примерно 11% всех азотсодержащих веществ мышечной ткани. После убоя животных экстрактивные вещества и продукты их превращений участвуют в создании специфического вкуса и аромата мяса. 8 Водосвязывающая способность мяса При производстве мясных продуктов необходимо учитывать содержание в них воды, характер связи с материалом, а также иметь представление о формировании кристаллов льда при замораживании. Мясные продукты, за исключением жиров, гидрофильны и в качестве основного растворителя содержат воду, от которой зависят структурно-механические – свойства продуктов. В мясе в среднем содержится около 75% воды. Формы и прочность связи влаги с мясом различны. Водосвязывающая способность (ВСС) мяса определяет его свойства на различных стадиях его технологической обработки и влияет на водоудерживающую способность (ВУС) готовых мясопродуктов, их качество и выход. ВСС мяса зависит от свойств и состояния белков миофибрилл (актина, миозина и актомиозина), так как в них содержится около 90% воды мышечной ткани. В соединительной ткани вода в основном связана с коллагеном. Жировая ткань, напротив, в незначительной степени удерживают влагу. Поэтому наибольшее практическое значение имеет ВСС мышечной и соединительной тканей, так как они являются преобладающими компонентами мяса. Рассмотрим производственную классификацию влаги в мясе. Влагу часто упрощенно разделяют на прочно связанную, слабосвязанную полезную и слабосвязанную избыточную. К прочно связанной влаге относят в основном адсорбционную, влагу микрокапилляров и часть осмотически связанной влаги. Чем больше такой влаги в мясопродуктах, тем меньше испарение. Например, при обжарке колбас испарение может составлять 7-8%. Слабосвязанная полезная влага размягчает продукт, создает хорошую консистенцию и способствует усвоению продукта. 9 Слабосвязанная избыточная влага может отделяться в процессе технологической обработки в виде бульона при варке колбас, в составе мясного сока при размораживании. В технологической практике при изготовлении колбас прочносвязанная влага должна составлять ~ 1/3 всей жидкости, тогда продукт будет иметь хорошую консистенцию и выход. Если прочносвязанная влага составляет > 1/3, то продукт получается твердым. Если мясо предназначено для сушки, наоборот, этой влаги должно быть меньше. При изготовлении продуктов из длительно хранившегося мороженого мяса часть влаги находится в виде слабосвязанной избыточной, консистенция будет хуже, выход продукта меньше, так как происходит отделение бульона. Для характеристики состояния влаги в продукте наряду с водосвязывающей способностью широко применяют интегральную характеристику – активность воды аW. Активность воды влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, на биохимические, физико-химические реакции и процессы, протекающие в продукте. От величины активности воды зависят сроки хранения мяса и мясопродуктов, стабильность мясных консервов, формирование цвета и запаха, а также потери при термообработке и хранении. Продукты с пониженным содержанием влаги менее подвержены микробиологической порче и нежелательным физико-химическим изменениям. Из общего количества воды в продукте микроорганизмы могут использовать для своей жизнедеятельности лишь определенную «активную» часть. Этот показатель позволяет установить взаимосвязь между состоянием слабосвязанной влаги в продукте и возможностью развития в нем микроорганизмов. 10 Активность воды определяется как отношение парциального давления водяного пара над поверхностью продукта к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре, то есть давлению пара над дистиллированной водой. aW p p0 Активность воды можно изменять, подбирая сырье и рецептуры с учетом используемого количества поваренной соли и жира. Создание оптимальных условий обезвоживания колбас в процессе созревания также дает возможность регулировать активность воды. Степень воздействия на активность воды пищевых добавок уменьшается в следующем порядке: поваренная соль, полифосфат, цитрат, аскорбиновая кислота, глицерин, лактоза, молочный белок, жир. Для определения aW в мясе и мясных продуктах применяют различные методы. Эталонным является метод непосредственного измерения водяного пара с помощью жидкостных, емкостных или других параметров. Этот метод чаще всего используется для проведения исследовательских работ. Таким образом, вы познакомились с химическим составом мяса и его составляющих, а также некоторыми свойствами мяса. Эти знания необходимы вам, как технологам перерабатывающих производств при отборе сырья для изготовления мясных продуктов, а также помогут выбрать метод обработки мяса. В Новгородской области наиболее часто на переработку поступает мясо свиней и сельскохозяйственной птицы, а также крупного рогатого скота. Поэтому этим видам мяса мы уделяем наибольшее внимание.