Биохимия молока и мяса

 

В мелких и  полутвердых сырах рисунок образуется при развитии ароматообразующих  молочнокислых бактерий (Leuc. dextranicum, Lac. diacetilactis и др.). Как показывает опыт, сыр, выработанный с использованием одной культуры Lac.lactis не имеет рисунка. Ароматообразующие бактерии сбраживают лактозу, в результате чего образуются разнообразные продукты и углекислый газ.

 

В сырах  с высокой температурой второго  нагревания образование глазков  обуславливают пропионовокислые бактерии, сбраживающие лактозу, молочную кислоту  и ее соли.

 

Газообразование, вызванное бактериями группы кишечных палочек, характеризуется получением сетчатого или рваного рисунка. Бактерии данной группы сбраживают лактозу с образованием большого количества углекислого газа. Маслянокислое брожение приводит к образованию в сыре крупных глазков неправильной формы или же пустот щелевидной формы. Маслянокислые бактерии сбраживают лактозу, молочную кислоту и лактаты с выделением углекислого газа, водорода и масляной кислоты.

 

 

 

Вкус сыров чрезвычайно разнообразен. Так, вкус сливочных сырков тонкий, нежный; советского и швейцарского - сладковатый, пряный, чеддара - кисловатый: голландского - солоноватый (с остротой); дорогобужского - слегка аммиачный; рокфора - острый, слабо прогорклый; брынзы - резко соленый. При таких вкусовых вариантах можно удовлетворить вкус любого потребителя.

Все изменения составных частей сырной массы при созревании происходят под действием ферментов.

 Изменение  молочного сахара. Под действием  молочнокислых бактерий молочный  сахар превращается в молочную  кислоту. Процесс этот идет  непрерывно с момента внесения  в молоко молочнокислой закваски, продолжается при формовании, прессовании и посолке сыра, а также на первом этапе созревания.

В состав закваски вводят кислотообразующие и ароматообразующие  бактерии. Ароматообразующая микрофлора служит источником таких ароматических  веществ, как эфиры, спирты и некоторые карбонильные соединения, а также углекислоты, без которой невозможно образование нормального рисунка сыра.

 

 БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МОЛОКА ПРИ СОЗРЕВАНИИ СЫРА

Под созреванием сыра понимают глубокие изменения составных частей свежеприготовленной (безвкусной и резинистой) сырной массы, в результате которых она приобретает свойственные данному сыру консистенцию, рисунок, вкус и аромат. Все изменения составных частей сырной массы в этом процессе происходят под влиянием ферментов, среди которых особая роль принадлежит протеиназам. Белки под влиянием сычужного фермента и протеолитических ферментов бактерий и микроскопических грибов превращаются в разнообразные растворимые азотистые соединения, формирующие структуру, консистенцию, а также вкус и аромат сыра. Молочный сахар полностью сбраживается ферментами молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты и других продуктов. Жир и фосфолипиды расщепляются липазами с освобождением жирных кислот и т.д. Таким образом, в результате сложных микробиологических и биохимических процессов в сыре образуются продукты, обусловливающие его органолептические показатели.

Лактоза. Лактоза в процессе созревания сбраживается молочнокислыми бактериями и довольно быстро, через 7-10 дней, полностью исчезает независимо от вида сыра.

Титруемая кислотность всех видов  сыров возрастает, как правило, быстро в первые часы и дни после выработки. B дальнейшем она повышается медленно и в конце созревания может понизиться вследствие накопления щелочных продуктов распада белков. Максимальная активная кислотность сыра наблюдается на 3-5-й день созревания, что совпадает с периодом интенсивного развития молочнокислых бактерий. Через 5-10 дней, когда молочный сахар почти полностью сбраживается, активная кислотность стабилизируется и, начиная с 15-дневного возраста сыра, происходит медленное повышение pH до конца созревания.

Белки. Биохимические изменения  белковых веществ считаются основными  в процессе созревания сыров. Под  влиянием сычужного фермента и ферментов молочнокислых бактерий белки сырной массы распадаются с образованием многочисленных азотистых соединений.

Химозин сычужного фермента вызывает первичный распад a_s - и ß-казеина параказеинаткальцийфосфатного комплекса на фрагменты с большой молекулярной массой. При этом под действием сычужного фермента быстрее расщепляется a_s-казеин, чем ß-казеин, так как первый содержит большее количество чувствительных к химозину связей. Вне - и внутриклеточные ферменты молочнокислых бактерий действуют в основном на продукты распада параказеина, но могут гидролизовать и сами фракции казеина. При совместном действии на белки сычужного фермента и бактериальных ферментов эффективность каждого из них усиливается. Однако ведущая роль в ферментативном распаде белков сырной массы принадлежит молочнокислым бактериям. Поэтому для ускорения созревания сыров необходимо использовать закваски, составленные из культур с повышенной протеолитической активностью.

Содержание растворимых азотистых  соединений в мягких сырах выше, чем в твердых. Однако в мягких сырах среди продуктов распада белков преобладают пептиды, а в твердых - аминокислоты и аммиак. Следовательно, в твердых сырах, особенно в сырах с высокой температурой второго нагревания, происходит более глубокий распад белков.

При распаде белков в сырах накапливаются  пептиды и свободные аминокислоты, существенно влияющие на вкус готового продукта. B первой половине созревания в сырах вследствие образования большого количества пептидов с различной молекулярной массой появляется горький привкус, затем по мере гидролиза пептидов он обычно исчезает. B некоторых случаях горький привкус может сохраниться до конца созревания.

Некоторые штаммы молочнокислых стрептококков  способны расщеплять образующиеся горькие  пептиды. B связи с этим различают "негорькие" и "горькие" штаммы молочнокислых бактерий. Следовательно, для борьбы с возникновением горечи в сырах следует включать в состав заквасок штаммы молочнокислых бактерий, которые сами не образуют горькие пептиды и обладают способностью гидролизовать последние при их накоплении в процессе созревания продукта.

Установлено, что в процессе созревания твердых и мягких сыров суммарное  количество аминокислот непрерывно увеличивается. Вместе с тем по мере созревания сыров концентрация одних  кислот возрастает, а концентрация других, достигнув максимума, снижается. Кроме того, в сырах часто отсутствуют аргинин, серин и метионин.

Метиональ, обладающий сильным сырным запахом, образуется в результате разложения аминокислоты метионина при участии  дикарбонильных соединений, ацетальдегид - из пирувата, диацетил - из ацетальдегида и т.д. Амины кадаверин, путресцин и тирамин являются продуктами декарбоксилирования соответствующих аминокислот - лизина, орнитина и тирозина.

Молочный жир. Bo всех сырах происходит ферментативный гидролиз молочного жира. Основным источником липаз является микрофлора заквасок и поверхности сыра. Липолитические ферменты выделяют молочнокислые стрептококки и палочки, пропионовокислые бактерии, микроскопические грибы и бактерии сырной слизи. Степень распада жира в твердых и мягких сырах неодинакова. B мягких сырах гидролиз жира протекает более интенсивно, в твердых (за исключением швейцарского и советского сыров) - значительно слабее.

Bo всех сырах обнаружены свободные жирные кислоты - масляная, капроновая, каприловая, каприновая, валериановая. B твердых сырах их содержание незначительно. Многие из них обусловливают характерные острые вкус и запах мягких сыров. B мягких сырах, особенно в сырах, созревающих с участием микроскопических грибов, имеет место ферментативное окисление насыщенных жирных кислот. При этом образуются ме-тилкетоны (метиламилкетон, метилгептилкетон и др.), играющие большую роль в формировании вкуса этих сыров.

При созревании сыров происходит также  ферментативный распад других липидных компонентов молока - фосфолипидов и стеридов. Фосфолипазная активность молочнокислых бактерий изучена еще мало и обычно не учитывается при составлении заквасок. Исследования, проведенные сотрудниками ВНИИМСа, показали, что культуры с высокой фосфолипазной активностью могут вызвать в твердых сырах посторонние привкусы.

 

 

3. Саркоплазматические белки

 

В мышечной ткани взрослых животных и человека содержится от 72 до 80% воды. Около 20—28% от массы мышцы приходится на долю сухого остатка, главным образом белков. Помимо белков, в состав сухого остатка входят гликоген и другие углеводы, различные липиды, экстрактивные азотсо-Мышечные белки

 

А. Я. Данилевский впервые разделил экстрагируемые из мышц белки на 3 класса: растворимые в воде, экстрагируемые 8—12 % раствором хлорида аммония и белки, извлекаемые разбавленными растворами кислот и щелочей. В настоящее время белки мышечной ткани делят на три основные группы: саркоплазматические, миофибриллярные и белки стромы. На долю первых приходится около 35%, вторых—45% и третьих — 20% от всего количества мышечного белка. Эти группы белков резко отличаются друг от друга по растворимости в воде и солевых средах с различной ионной силой.

 

Белки, входящие в состав саркоплазмы, относятся к протеинам, растворимым в солевых средах с низкой ионной силой. Принятое ранее подразделение саркоплазматических белков на миоген, глобулин X, миоальбумин и белки-пигменты в значительной мере утратило смысл, поскольку существование глобулина X и миогена как индивидуальных белков в настоящее время отрицается. Установлено, что глобулин X представляет собой смесь различных белковых веществ со свойствами глобулинов. Термин «миоген» также является собирательным понятием. В частности, в состав белков группы миогена входит ряд протеинов, наделенных ферментативной активностью: например, ферменты гликолиза. К числу саркоплазмати-ческих белков относятся также дыхательный пигмент миоглобин и разнообразные белки-ферменты, локализованные главным образом в митохондриях и катализирующие процессы тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, а также многие стороны азотистого и липидного обмена. Недавно была открыта группа саркоплазматических белков — пар-вальбумины, которые способны связывать ионы Са2+. Их физиологическая роль остается еще неясной.

Установлено, что белки саркоплазмы  способны образовывать гель, особенно в присутствии АТФ. При высоких  концентрациях Са2+ гель разжижается. Это связано с присутствием в  саркоплазме фрагментов саркоплазматического ретикулума. Очищенные от примесей белки саркоплазмы способность желировать утрачивают.

 

Миоген представляет собой комплекс миогенов А, В и С, различающихся кристаллической формой. Обычно под миогеном подразумевается вся миогеновая фракция. Миоген составляет около 20% всех белков мышечного волокна. Он растворяется в воде, образуя гомогенные растворы небольшой вязкости с массовой долей 20-30%. Температура денатурации свободного от солей миогена 55-60 °С, изоэлектрическая точка (ИЭТ) лежит в интервале рН 6,0-6,5. С течением времени часть миогена переходит в нерастворимое состояние.

 

Миоальбумины составляют около 1-2% белков мышечного волокна. Растворимы в воде и нерастворимы в кислой среде, так как имеют изоэлектрическую точку около рН 3,0-3,5; температура денатурации 45-47 °С.

 

Глобулин составляет около 20% общего количества белковых веществ мышечного волокна. Растворим в солевых растворах даже очень низкой концентрации, температура денатурации при рН 6,5 около 50 °С, при рН 7,0 - около 80 °С, изоэлектрическая точка лежит в интервале рН 5,0-5,2.

 

Миоглобин - хромопротеид, составляющий в среднем 0,6-1,0% общего количества белков. Он состоит из белковой части - глобина и простетической группы - тема. На одну молекулу миоглобина приходится одна группа гема. В миоглобине не обнаружено цистина. Миоглобин хорошо растворим в воде. Температура денатурации около 60 °С. Денатурация миоглобина сопровождается отщеплением простетической группы. Миоглобин способен присоединять оксид азота, сероводород и кислород за счет дополнительных связей. В последнем случае образуется оксимиоглобин светло-красного цвета, который переходит с течением времени в метмиоглобин коричневого цвета. При этом железо отдает один электрон. При действии восстановителей метмиоглобин снова образует миоглобин. Последний окрашен в пурпурно-красный цвет и обусловливает естественную окраску мышечной ткани, интенсивность которой зависит от его содержания и соотношения форм пигментов белка. Изменение цветности мяса и мясопродуктов происходит под влиянием микрофлоры, теплового воздействия, посола, света и других факторов. Количество пигментов, глубина их превращений и образование форм соответствующей окраски играют значительную роль в получении продуктов высокого качества. При переходе миоглобина в метмиоглобин пурпурно-красная окраска мяса меняется на коричневую. Она наиболее заметна, когда в мет-форму переходит более 50% миоглобина. Это свойство широко используется для определения сроков хранения мяса путем выявления соотношения различных спектральных форм миоглобина, а также при регулировании цветности мясопродуктов.

 

4. Окраска мяса и мясопродуктов. Факторы, влияющие на обесцвечивание колбасных изделий.

 

Естественная окраска мяса обусловлена  наличием в мышечной ткани миоглобина (Mb) - хромопротеина, состоящего из белкового  компонента (глобина) и простетической группы (гема), и составляющей около 90% общего количества пигментов мяса. 10% - представлено гемоглобином крови.

 

 Содержание миоглобина в  говядине колеблется в пределах  от 0,4 до 1,0%.

из двухвалентного в трехвалентное. Образуется метмиоглобин - MetMb коричнево-серого цвета.

 

Молекулярная структура миоглобина, оксимиоглобина и метмиоглобина 

 

 При посоле мяса Mb или МbО2  в присутствии нитратов и нитритов  приобретают розово-красную окраску,  обусловленную образованием нитрозомиоглобина  NO-Mb.

 

Процесс образования нитрозомиоглобина 

 

 После термообработки в результате  денатурации NO-Mb превращается в  денатурированный глобин и NO-гемохромоген.

 

 Механизм образования цвета  соленого мяса весьма сложен. Розовокрасную окраску можно  получить лишь при равномерном введении окиси азота в виде нитрита натрия (или калия). Применение окиси азота в газообразном виде опасно в связи с его токсичностью.

 

 Необходимо иметь в виду, что при длительной выдержке NO-Mb в присутствии воздуха, света  и низких рН возможна реакция с образованием мет-формы:

 

 NO-Mb + О2 Z MetMb + NO2

 В глубине мяса при анаэробных условиях, нитрит взаимодействует с Mb и образуются примерно равные количества NO-Mb и MetMb.

 

 Принимая во внимание многоплановость  побочных реакций при цветообразовании мяса, необходимо рассмотреть основные факторы, влияющие на развитие окраски и её стабильности.

 

Протекание реакции цветообразования в анаэробных условиях:

 

1. Количественное содержание мышечного  миоглобина в сырье. 

 

 Возможные отклонения в интенсивности цвета мяса могут быть обусловлены:

 

- видом сырья (в свинине Mb меньше, чем в говядине);

 

- преобладанием белых волокон  (содержащих по сравнению с  красными меньше миоглобина) в  мышечной ткани; 

 

- использованием мяса с признаками PSE;

 

- применением сырья с повышенным  содержанием соединительной ткани; 

 

- введением в рецептуру значительных  количеств 

 

 белковых препаратов.

 

2. Количественное содержание нитрита  натрия в мясной системе и  срок хранения раствора.

 

 При дефиците нитрита натрия образующейся окиси азота не хватает для вступления в реакцию со всеми имеющимися в мясе молекулами миоглобина.