книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения

500

Основным источником энер­

гии в мышцах является глико­

I

ч

ген, полное окисление которо­

чЛ

го до двуокиси углерода и во­

m

Хч

ды

позволяет

получить

165

кДж/моль

(исходя

из

|

100%-ного выхода) при усло­

вии

достаточного

поступления

| 300

кислорода,

используемого

в

§

качестве

акцептора электро­

л

\

нов при участии ферментов ды­

1

l

\ \

хания. В условиях интенсивной

—V 4r--------

работы мышц снабжение орга­

\ \ \V 2

низма кислородом

недостаточ­

/ n \\ '

ное, и реакция в бескислород­

W 0

N

ной

среде

(так

называемый

100

200

3 0 0

фосфолирующий

гликолиз)

Гликоген,

мг на ЮОг

идет

только

до

образования

Рис. 8. Взаимосвязь между содержа­

молочной кислоты при выделе­

нии всего около 12 кДж/моль

нием гликогена и

содержанием

мо­

лочной кислоты в мясе нерестующей

(рис. 8).

и

сохранение

форели

непосредственно

после

ее

Накопление

смерти

(для исследования использо­

энергии,

освобожденной при

ваны 73 экземпляра рыб)

[66]:

окислении корма в огранизме,

1 — установленная

теоретически

при

происходит при участии целого

условии, что все количество гликоге­

ряда

соединений,

способных

на перейдет в лактат; 2 — то же, экс­

выделять

большие количества

периментально.

энергии в процессе гидролиза.

Важнейшим

из

этих соедине­

ний является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), выполняю­ щая роль универсального переносчика энергии, необходимой

также для работы мышц.

Работающая мышца гидролизует АТФ в количестве около 10_3 моля/г в 1 мин. Резервов АТФ в мышцах, составляющих только около 5ХЮ~6 моля/г, хватает для работы в течение 0,3 с. При максимальном усилии мышце требуется АТФ примерно в 1000 раз больше, чем в состоянии покоя. Возрастание скорости усвоения кислорода значительно ниже, поэтому не имеется воз­ можности быстрого введения в реакцию дополнительных коли­ честв АТФ, полученных при полном окислении сахара до дву­ окиси углерода и воды. В то же время в мышцах имеется другой источник энергии — креатинфосфат, количество которого при­ мерно в 6 раз превышает количество аденозин-5-трифосфата. В отсутствии кислорода из креатинфосфата при помощи транс­ фосфорилирования образуется дополнительное количество АТФ, необходимое для выполнения работы:

К и н а за

Креатинфосфат + АДФ

К р еа ти н

->■Креатин + АТФ.

70

Энергию, необходимую для выполнения дальнейшей работы, организм получает в результате реакции фосфорилирующего гликолиза. При разложении 1 моля глюкозы до молочной кис­ лоты в отсутствии кислорода образуется 3 моля АТФ. Послед­ ней возможностью образования АТФ является трансфосфори­ лирование АДФ:

„ .	Ф о сф о тр а н сф ер а за А Т Ф :А М Ф		,	_
2АДФ	—— — ----------------	►АТФ + АМФ.

Однако это малоэкономичный процесс, так как на образова­ ние 1 моля АТФ расходуется 2 моля АДФ, а образующаяся аденозинмонофосфорная кислота (АМФ) очень быстро подвер­ гается дезаминированию

.	А м и н о ги д р о л а за А М Ф ,	.
АМФ + Н20	--------------------------- - ИМФ +N H 3.

Реакции, снабжающие мышцы энергией для выполнения ра­ боты, можно представить в виде следующей схемы:

Креатишросфат

Мышца может работать до исчерпания резервов; перед смертью усилия животного приводят к использованию запасов аденозин-5-трифосфата и веществ, служащих для его регенера­ ции, включая гликоген. Молочная кислота, образующаяся в ре­ зультате гликолиза, постепенно проникает в кровь. Концентра­ ция молочной кислоты в крови утомленной рыбы долго возра-

Рис. 9. Содержание гли­ когена и молочной кисло­ ты в крови и мышцах трески, утомленной 30минутным плаванием в возбужденном состоянии

И :

1	— гликоген	в мышцах;
2	— молочная	кислота в

мышцах; 3 — молочная кислота в крови.

71

стает еще и после прекращения работы мышц (рис. 9). Через несколько часов отдыха накопленная молочная кислота используется для повторного синтеза гликогена в печени за счет энергии, выделяющейся при полном окислении небольшого количест­ ва продуктов разложения. В первой фазе молочная кислота окисляется в результате дегидрирования до пировиноградной кислоты

сн3 сн,

снон + наг^ 5- 5 5 — ■с=о * надн ♦ н*

СОО” 1 'Лаптат НАД q q q -

Пировиноградная кислота подвергается окислительному декарбоксилированию до ацетилкофермента А

СН-С-СООН * KoA-SH - НАД* temeumuaV ’ CH3-C-SKoA»С08+ НАДН + Н*

^

система

q

Кофермент А является субстратом, входящим в цикл трех­ основных органических кислот. В этом цикле происходит полное окисление до С 02. Пиридиновые кофермёнты, восстанавливаясь во время этого процесса, по очереди передают электроны и про­ тоны кислороду посредством системы флавиновых ферментов и цитохромов, в результате чего образуется вода:

Ф ер м ен тн ы е си стем ы		,
НАДН + Н + - .......................	-	НАД+ + Н20 ,

V, о,

В случае обескровливания животного во время убоя часть образовавшейся молочной кислоты удаляется с кровью, что сле­ дует учитывать при рассмотрении биохимического состояния утомленного животного.

Смерть не приостанавливает все биохимические процессы, происходящие в мышцах животного. В первоначальный период после смерти животного благодаря наличию резервов кислорода в миоглобине в мышцах идут дальнейшие изменения в присут­ ствии кислорода. У теплокровных животных можно наблюдать возрастание температуры мяса на 2—3° в результате воздействия тепла, выделяющегося при этих процессах в случае отсутствия действенной системы регулирования температуры. Когда исчер­ пываются запасы кислорода, начинают преобладать фермента­ тивные реакции бескислородного характера.

П р е в р а щ е н и я у г л е в о д о в . Большое влияние на тех­ нологическую пригодность сырья оказывают реакции гликогенолиза и дальнейшие превращения продуктов, образующихся в ре­ зультате этих реакций.

Большое количество исследований проведено по ферментам, участвующим в превращениях гликогена. Мак Леод [50] пока­ зал, что ткани рыбы содержат те же гликолитические фермен­

72

	ты, что и ткани млекопитающих
	и бактерий, и что для активации
	этих ферментов также необходи­				S - Глюкап г и дралаза
	мы АДФ и никотинамидаденино-
	динуклеотид (НАД).		Они чувст­
	вительны	к тем же	ингибито­
	рам, что и ферменты других жи­
	вотных.				Рис. 10. Гидролиз в местах раз­
	Установлено '[17],		что	амила­
					ветвления цепей гликогена.
	за трески	подвергается		актива­

ции под влиянием автолиза мышц и в присутствии ионов хлора имеет температурный оптимум при

pH 5,1 и в пределах 7—7,5. Гликозилтрансфераза а-1,4-глюка- нортофосфат (фосфорилаза гликогена) имеет максимумы актив­ ности при pH 5,5 и 6,7, а фосфоглюкомутаза, т. е. фосфотрансфераза при pH 8,9. Пезацки косвенно подтвердил влияние хлори­ стого натрия на активность амилазы мышц свиньи. Прове­ денными исследованиями было установлено, что в мясе, в кото­ рое был добавлен хлористый натрий (3%), накапливалось боль­ ше мальтозы и меньше глюкозы и фруктозы, чем в контрольных пробах, а pH соленого мяса был выше на 0,3.

В мышцах рыбы, как и в мышцах других животных, глико­ ген диссимилирует двумя путями. При фосфорилирующем гли­ колизе происходит разрыв глюкозидных связей в положении 1 :4 при участии неорганического фосфора и образуется эфир глюкозо-1-фосфат, первый субстрат в ходе реакции Эмбдена, Мейергофа, Парнаса. Частички глюкозы, присоединенные в ме­ стах разветвления цепей гликогена при помощи 1:6-глюко- зидной связи, гидролитически отщепляются под действием 6-глюкангидролазы декстринов (рис. 10). Одновременно в

результате амилолитического гидролиза при участии 4-глюкан- . гидролазы а-1,4-глюкана гликоген подвергается разложению до декстринов и мальтозы, а глюкогидролазы cc-D-глюкозидов ка­ тализируют гидролиз гликогена и мальтозы до глюкозы. Соотно­ шение этих двух путей гликогенолиза в мясе рыбы посмертно зависит от конкретных условий, влияющих на активность отдель­ ных ферментов. После смерти рыбы в ее тканях при определен­ ных условиях в процессе распада гликогена образуется рибоза и рибозо-5-фосфат. Это свидетельствует о том, что, кроме упомя­ нутых путей реакции, имеется пентозо-фосфатный цикл [73].

Концентрация продуктов разложения гликогена изменяется во времени. В процессе хранения рыбы во льду растворимые углеводы подвбргаются частичному вымыванию водой, образую­ щейся при таянии льда, и вступают в дальнейшие химические реакции или разлагаются под влиянием микроорганизмов. Из­ менения содержания углеводов в мышцах трески во время хра­ нения показаны на рис. 11. Ход кривых содержания отдельных компонентов соответствует изменению вкуса рыбы, ощущаемо-

73

Рис. 11. Изменение содержания сахаров и их фосфорных эфиров в мышцах трески во время хранения [42].

Продолжительность хранения, сутки

Распад гликогена (G1~P, GB~P,F1-P,F0P) 10 ГлюкозаНО * Распаднуклеотидоб(М-Р,ffS-Р, ридоза) 10~г

му с первых дней посмертного хранения (постепенное исчезно­ вение сладковатого привкуса, присущего очень свежему сырью).

С н и ж е н и е pH м я с а рыбы. Сразу после смерти рыбы реакция ее мяса обычно нейтральная или слабощелочная. У мя­ са неутомленных особей pH обычно составляет от 7 до 7,35. В случае фосфорилирующего гликолиза, проходящего до стадии

pH

Рис. 12. Содержание молочной кислоты и изменение реакции мышечной ткани (pH) обескровленной форели при температуре около 273 К (0° С) [85]:

1 — молочная кислота в неутомленной рыбе; 2 — молочная кислота в утомлен­ ной рыбе; 3 — pH утомленной рыбы; 4 — pH неутомленной рыбы.

74

образования молочной кислоты, а также в результате других ферментативных реакций, pH мяса изменяется согласно харак­ терной кривой, показанной на рис. 12. У большинства видов рыб pH бывает не ниже 6,5—6,2, однако в мясе палтуса зафиксиро­ вано pH 5,6, а в мясе тунца даже 5,4 [53].

Образование молочной кислоты в количестве 1% снижает pH мяса примерно на 1,8. Однако обычно в мясе рыбы не быва­ ет такого количества молочной кислоты. Шарп [58] установил, что в мясе пикши, хранившейся при температуре от 273 до 271 К (от 0 до минус 2°С), даже при исходном содержании гликогена 0,6—0,85% максимальное количество образующейся молочной кислоты не превышает 0,45%. Это отвечает уменьшению содер­ жания сахаров в мясе на 50—70%. При таком содержании мо­ лочной кислоты распад гликогена приостанавливается.

На pH мяса после смерти рыбы влияет также рост буферной емкости вследствие разложения органических фосфатов. Самая низкая точка на кривой изменения pH мяса определяется физи­ ологическим состоянием рыбы перед смертью от удушья или перед убоем. Утомление или возбуждение рыбы во время пред­ смертной агонии влечет за собой уменьшение запасов гликоге­ на и, следовательно, количества молочной кислоты, образую­ щейся в результате гликолиза после смерти рыбы.

Содержание гликогена в мясе рыбы непосредственно после вылова составляет от 0,01 до 1,5% в зависимости от типа мышц, упитанности и утомленности жи'вотного [53]. В мышцах питаю­ щейся трески, выловленной ловушками, в момент поднятия уло­ ва на палубу судна, содержится в среднем около 0,5% гликоге­ на. В мясе хорошо упитанных спокойных особей трески содер­ жание гликогена составляет около 0,7% ■В то же время в мясе трески тралового промысла вследствие утомления рыбы во вре­ мя траления содержание гликогена снижается до 10—20 мг на 100 г мяса, а начальное содержание молочной кислоты состав­ ляет в среднем около 300 мг на 100 г мяса [27].

Нижняя граница pH проходит около 5,4, при этой реакции среды наступает задержка ферментативных реакций гликолиза. Не все количество гликогена, разлагающегося в мясе рыбы, пре­ вращается в молочную кислоту. В первый период после смерти рыбы при наличии запасов кислорода часть пировиноградной кислоты подвергается окислению согласно реакциям цикла трикарбоновых кислот. В дальнейшем прекращение роста количе­ ства молочной кислоты при соответствующем распаде гликогена может быть вызвано потерей активности оксиредуктазы L-лак- тат: НАД и воздействием других ферментов [53]. Скорость ре­ акции распада гликогена и образования молочной кислоты в мя­ се рыбы в большой степени зависит от температуры (рис. 13).

Р а з л о ж е н и е н у к л е о т и д о в . Важную роль в посмерт­ ных процессах, проходящих в мышцах рыб, играют ферменты разложения нуклеотидов. От их действия зависят технологиче-

75

Рис. 13. Влияние темпе­ ратуры на изменение со­ держания гликогена и молочной кислоты в мясе неутомленной трески

[53].

бремя, прошедшее с момента, смерти, ч

ские и вкусовые свойства рыбного сырья. Мышечные фосфогидролазы играют решающую роль в процессах, приводящих к воз­ никновению посмертного окоченения и их активность использу­ ется для определения изменений, происходящих при денатура­ ции белков.

Содержание АТФ в мясе неутомленной рыбы составляет 500—800 мкмоль на 100 г мяса и очень быстро уменьшается во время ее хранения. Нуклеотиды постепенно разлагаются до инозина, который может подвергаться расщеплению под воздей­ ствием гидролазы или рибозилтрансферазы.

Установлено, что свободная рибоза накапливается в мясе рыбы в больших количествах, чем фосфорные эфиры пентоз; следовательно, гидролитический распад инозина проходит бо­ лее активно. Разложение нуклеотидов можно в упрощенном ви­ де представить следующим образом:

АТФ^-ИМФ--------—Инозин--------------	Гипоксантин-------------		-►Ксантин
Б ы стр о	Б ы с тр о	П о с -	м о ч ев ая
	или	т е п е н -	к и сл о та
	п о сте п е н н о	но

Первый этап реакции в охлажденной льдом рыбе проходит в течение первого дня после вылова. Только в замороженной сра­ зу после вылова рыбе реакции могут продолжаться в течение нескольких месяцев до тех пор, пока не израсходуются резервы гликогена. Дефосфорилирование ИМФ проходит значительно активнее, чем первый этап реакции. Третий этап реакции внача­ ле обычно идет медленнее второго, благодаря чему происходит значительное накопление инозина. Четвертый период идет мед­ ленно. Реакции, при которых ИМФ превращается в гипоксантин, вызывают исчезновение желательного вкуса свежей рыбы, так как 5-мононуклеотиды обладают способностью усиливать вкус мяса. При этом обязательным условием является связь пятого

76

атома углерода рибозы с фосфатной группой и присутствие гид­ роксильной группы при шестом атоме углерода пуринового ос­ нования. Таким образом, присутствие инозинмонофосфата в мя­ се рыбы желательно с точки зрения улучшения его вкуса.

Дефосфорилирование ИМФ в мышцах проходит до полного израсходования субстрата или до момента инактивации фермен­ та. Распад ИМФ можно остановить, связав ионы Mg++, активи­ зирующие действие фосфогидролазы рибонуклеотида. Наличие лишь 0,8 мкмоль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЕДТА) в 1 г мяса у многих видов рыб задерживает реакцию дефосфо­ рилирования. Этим способом можно значительно улучшить вку­ совые свойства продукта [30].

Первые два периода реакции разложения нуклеотидов идут под воздействием эндогенных ферментов, присутствующих в ры­ бе. Только в третьем периоде к действию ферментов рыбы при­ соединяется действие ферментов микроорганизмов.

Наряду с аденозинфосфатами в мясе рыбы имеются также другие нуклеотиды, которые не имеют существенного значения с точки зрения технологии из-за небольшого содержания. Возмож­ но, что часть нуклеотидов появляется в мясе вследствие фермен­ тативного гидролиза нуклеиновых кислот.

П р е в р а щ е н и я б е л к о в и рос т pH. В настоящее время еще неизвестно точно, каким изменениям подвергаются миофибриллярные белки вследствие созревания мяса. Установлено только, что при гомогенизации созревшего мяса получают час­ тицы миофибрилл меньшего размера, чем при гомогенизации мяса сразу после убоя, что созревание увеличивает количество актина, растворимого в соляном растворе, и вызывает разруше­ ние структуры миофибрилл в районе линии L.

Морфологические изменения в миофибриллах рыб, идущие вовремя посмертного хранения, исследовали Токива и Мацумия

(Bull. Jap. Soc. Sci. Fish, 1969, 35, 11, 1099—1109), определяя степень измельчения миофибрилл после их стандартной гомоге­ низации. Установлено, что мышцы разных видов рыб неодина­ ково подвержены измельчению миофибрилл (табл. 17). С уве­ личением времени хранения во льду уменьшается устойчивость миофибрилл к измельчению, при этом сохраняется видовая спе­ цифичность. Если сравнивать способность к измельчению с про­ теканием посмертных процессов, проявляющихся в изменении реологических свойств мяса после смерти, можно заметить, что мышцы рыб, долго сохраняющих свежесть, имеют волокна, бо­ лее устойчивые к измельчению. ,

Обнаружено также, что подверженность дроблению больше в мышцах рыбы, хранившейся в неразделанном виде, чем в ви­ де филе.

Можно считать, что изменение измельчаемое™ является ре­ зультатом действия катепсинов мышц во время хранения рыбы после смерти на белок альфа-актин, образующий материал

7 7

Т а б л и ц а 17. Содержание миофибрилл разной длины в мышцах некоторых рыб через 1—2 дня после смерти

(Tokiwa F., Matsumiya Н. Bull. Jap. Soc. Sci. Fish, 1969, 35, № 11, 1099—1109)

	С о д е р ж а н и е м и оф и бри лл в п о л е		зр е н и я
	м и кр о ско п а (в	%) в зави си м о сти	о т дли н ы
В и д ры бы	1— 4	5— 10	свы ш е	10
	с ар к о м е р а	с ар к о м ер о в	сар к о м ер о в
Тихоокеанская сельдь	3,8	7,3	88,9	-
Clupea pallasi	4,7	10,8	84,5
Треска
Gadus morrhua	13,3	29,7	57
Желтополосая камбала
Limanda herzensteim	21,3	47,2	31,5
Изящный скат
Raja pulchra	12,8	38,1	49,1
Желтохвост Seriola
Красный тай	6,5	23,2	70,2
Pagrosomus major	55,2	22,8	22
Японская скумбрия
Pneumatophorus japoni-
cus	23,9	14,9	61,2
Зубастая корюшка

Osmerus dentex

линии 2 в миофибриллах. Тем не менее Токива и Мацумия ус­ тановили, что хотя катепсины быстро гидролизуют миофибриллярные белки при pH около 3,5 и температуре 308 К (35° С), из­ мельчение взвеси миофибрилл, выдержанных в кислой среде в присутствии катепсинов, проходило при температуре 273 К (0°С) значительно медленнее, чем в мышцах, хранившихся то же са­ мое время в виде филе.

Исследования созревания мяса теплокровных животных так­ же показали, что количество альфа-актина, изолированного из миофибрилл, не изменяется во время хранения и не подвергает­ ся гидролизу в мышцах.

Связывание альфа-актина с актином заключается в образо­ вании соединений с микрофибриллами F-актина. В условиях, ког­ да отношение актина к альфа-актину высокое (отношение молей 60:1), связыванию подвергаются почти все микрофибриллы и образуется слабый гель большого объема. Добавление большого количества а-актина вызывает уплотнение структуры геля, про­ являющееся в уменьшении его объема. Способность образования этих связей существенно не изменяется вследствие хранения мя­ са, из которого были затем выделены белки. Из этих исследова­ ний вытекает, что наблюдаемые изменения в структуре созрев­

шего мяса имеют иную причину,	чем гидролиз а-актина
(I. F. Penty: «J. Sci. Food Agric», 1972,	23, № 3, 403—412).

78

В мясе рыбы вследствие дальнейших превращений белков полностью исчезает упругость, характеризующая свежее сырье. Ткани приобретают черты липкого и липко-пластичного тела. Такое состояние наступает в стадии автолиза. Признаки автолитических процессов легче всего можно заметить на стенках брюшной полости непотрошеной рыбы, в которой действуют так­ же ферменты пищеварительного тракта.

Однако в таких случаях трудно отделить причины биохими­ ческого характера от причин микробиологического характера. Исследования Партманна [54], проведенные на пресноводных рыбах, показали, что разложение белка под действием тканевых ферментов очень незначительно. В стерильных пробах мяса, хра­

нившегося при	температуре 273		(0) и 293	К (20°С), прирост
небелковых азотистых веществ		не	превышал 1 % от общего со­
держания азота.	В то же время	в	пробах,	содержащих микро­

флору, рост содержания свободных аминокислот превышал 10%, а образующихся небелковых азотистых веществ 30% от общего азота. При этом в стерильных пробах не было установлено при­ сутствия неприятного запаха, характерного для разлагающегося белка.

Качественные изменения азотистых веществ также были ми­ нимальными.

Из работ Зиберта также следует, что образование аминов и аммиака из продуктов распада белка в мясе трески происходит не под действием ферментов, присутствующих в тканях рыбы, а скорее в результате активности бактериальных ферментов [60]. Такие же выводы можно сделать, знакомясь с работами других авторов [24, 48]. Решающее значение в экспериментах, выполня­ емых для выяснения роли эндогенных ферментов тканей рыбы в изменении азотистых веществ, происходящих после смерти в про­ цессе хранения ее при низкой (порядка 273 К) или комнатной температуре, 'имеет проверка стерильности проб мяса рыбы, отобранных для исследований в условиях, исключающих присут­ ствие микроорганизмов.

Какими бы ни были причины, вызывающие автолиз, в резуль­ тате него в мясе образуются продукты разложения белка — ами­ нокислоты и другие небелковые азотистые вещества основного характера. Если мышцы трески сразу после смерти рыбы не со­ держат аммиака, то после 10 ч и более хранения во льду его количество составляет уже около 10 мг на 100 г мяса. Результа­ том этих биохимических изменений является рост pH до значе­ ний, близких к первоначальным, а позже, в ходе развития мик­ робиологической порчи, реакция мяса становится щелочной. Рост pH до 8 и выше наблюдается на поверхности мяса акулы при хранении его в течение нескольких дней во льду. Рост pH является результатом бактериального разложения карбамида с образованием аммиака. В течение этого же срока хранения в более глубоких слоях мяса еще наблюдается pH ниже 7.

79