CC BY
49
Изменения биохимических свойств молоди атлантического лосося при замораживании и хранении при низких температурах
Л.А. Похольченко
Биологический факультет МГТУ, кафедра биохимии
Аннотация. Целью работы является систематизированный анализ динамики химического состава мышечной ткани молоди атлантического лосося в процессе хранения при низких температурах (-28°С) в течение 6 месяцев. В статье представлены данные по сравнительному анализу химического состава молоди атлантического лосося, дикой и выращенной в условиях искусственного воспроизводства.
Abstract. The aim of the work is the systematic analysis of dynamics of muscular tissue chemical content of young generation Salmo salar during storage under low temperatures (-28°С). The data on comparative analysis of the chemical content of young Salmo salar have been presented in the paper.
1. Введение
Хранение мороженой рыбы при низкой температуре позволяет замедлить или прекратить посмертные автолитические и бактериальные процессы и в значительной степени сохранить свойства, присущие свежей рыбе.
При хранении мороженой рыбы в тканях её тела развиваются физико-химические процессы, в результате которых с поверхности тела испаряется влага, увеличиваются размеры кристаллов льда при одновременном уменьшении их количества в межклеточном пространстве. Все эти изменения усиливаются при колебаниях температуры во время хранения.
Присутствие на поверхности мороженой рыбы бактерий в стадии анабиоза, а также микроорганизмов, развивающихся при отрицательных температурах, предопределяет возможность развития биохимических процессов, затрагивающих протеины и липиды. Во время длительного хранения мороженой рыбы возможна адаптация ферментов и микроорганизмов к низким температурам, что облегчает развитие протеолитических процессов, сопровождающихся накоплением в мясе свободных аминокислот и азотистых оснований.
2. Теоретические сведения
При стабильной низкой температуре во время хранения биохимические процессы в тканях мороженой рыбы развиваются медленно. Однако при колебаниях температуры во время хранения и высокой относительной влажности воздуха биохимические процессы могут возникать и развиваться довольно интенсивно, ускоряя процесс "старения" мяса мороженой рыбы за счёт накопления продуктов ферментативного расщепления белков и глицеридов. Особенно ускоряется процесс старения мяса мороженой рыбы (в частности, молоди атлантического лосося), когда она заморожена без удаления внутренностей. В этом случае присутствие комплекса активных пищеварительных ферментов и обильного количества микроорганизмов в кишечнике значительно ускоряет накопление продуктов протеолиза (Бостылев, Рябошапко, 1982).
Устойчивы к действию низких температур тканевые и пищеварительные липазы, вызывающие гидролиз глицеридов, поэтому даже при температурах -10-15°С в тканях мороженой рыбы происходит гидролиз липидов, в результате чего их кислотное число увеличивается.
Под действием кислорода воздуха липиды мороженой рыбы окисляются. В процессе окисления жира могут принимать участие окислительные ферменты, присутствующие в клетках плесневых грибов, но основную роль играет кислород воздуха.
При замораживании происходит денатурация белков, в результате которой наблюдаются необратимые изменения структуры белковых молекул и коллоидной структуры мяса рыбы, ухудшается способность мяса удерживать влагу при размораживании и появляется его сухость. Степень денатурации зависит от температуры и продолжительности хранения мороженой рыбы: с повышением температуры и увеличением продолжительности хранения количество денатурированного белка увеличивается. При этом наибольшая денатурация белка происходит в первоначальный после замораживания период хранения рыбы. Для достижения максимальной технологической обратимости необходимо быстрее проходить при замораживании температурную зону -1 - -5°С. При холодильной обработке наибольшим
Похольченко Л.А.
Изменения биохимических свойств молоди атлантического лосося.
превращениям подвергаются миофибриллярные белки, саркоплазматическая фракция белков является более стойкой к холодильному воздействию. Поскольку миофибриллярные белки наиболее подвержены действию холода и составляют наибольшую часть белков мышц, ухудшение свойств мяса рыбы при холодильной обработке относят за счёт превращения актомиозинового комплекса (нарастание жёсткости мяса у мороженой рыбы совпадает с понижением растворимости актомиозина) (Никитин, 1978).
Дегидратация молекул белков в результате замораживания является следствием миграции воды из гидратной оболочки молекулы белка и образования кристаллов льда, в результате чего разрушаются системы водородных связей и освобождаются поверхностные части молекул, как гидрофобные, так и гидрофильные, что делает их незащищёнными и уязвимыми.
Одной из основных причин денатурации мышечных белков при холодильной обработке рыбы считалось увеличение концентрации соли в тканевом растворе при замораживании. Влияние увеличения концентрации соли на денатурацию и агрегацию белков может основываться на взаимосвязи второстепенных сил взаимодействия (Ван-Дер-Ваальса, водородных, гидрофобных), которые способствуют стабилизации третичной и четвертичной конфигурации белковых макромолекул.
В результате замораживания и холодильного хранения внутриклеточная жидкость перемещается в межклеточные пространства, вследствие чего происходит дегидратация миофибрилл, способная вызывать денатурацию белков, которая сопровождается агрегацией молекул миозина или актомиозина в миофибриллах. Предотвращение дегидратации миофибрилл является одним из эффективных методов предупреждения денатурации актомиозина мышц.
Гидролиз тканевых липидов является фактором, влияющим на денатурацию мышечных белков во время холодильного хранения рыбы. Образующиеся в результате гидролиза липидов ненасыщенные жирные кислоты взаимодействуют с миофибриллярными белками и образуют нерастворимые белково-липидные комплексы. Под влиянием продуктов окисления липидов отмечается потеря таких аминокислот, как лизин, гистидин и метионин, а также разрушение пигментированных белков -цитохрома С и гемоглобина. Образование некоторых белково-липидных комплексов ведёт к покоричневению тканей рыбы.
В процессе холодильного хранения мороженой рыбы при температуре -20°С полиненасыщенные жирные кислоты окисляются быстрее, чем мононенасыщенные, вызывая образование различных продуктов окисления, включая пропанол, пентанол, гексанол (Никитин, 1978).
Во время замораживания рыбы происходит распад гликогена, креатинфосфата и АТФ, причём эти процессы имеют наибольшую скорость при температурах минус 1,7-2°С, т.е. в зоне максимального кристаллообразования. При медленном замораживании распад идёт полнее, а при быстром замораживании, когда температура тела очень быстро достигает минус 2°С, гликоген, креатинфосфат и АТФ сохраняются полнее. При распаде АТФ образуется АДФ, АМФ и, в конечном счёте, инозиновая кислота. Наряду с распадом АТФ во время замораживания снижается значение рН тканей, уменьшается растворимость актомиозина и снижается водоудерживающая способность белков. Результаты этих процессов проявляются после дефростации замороженной рыбы (Бостылев, Рябошапко, 1982).
При исследованиях мяса дефростированной рыбы установлено, что наиболее значительный распад АТФ (95-98 % исходного содержания), снижение рН (на 0,5-0,8 единицы) и увеличение потерь сока (в 3,5-4,6 раза больше, чем до замораживания) наблюдается в тех случаях, когда замораживают рыбу в состоянии до завершения стадии посмертного окоченения. После дефростации рыбы, замороженной после завершения стадии посмертного окоченения, рН тканей снижается значительно меньше (не более чем на 0,3 единицы), а потери сока возрастают всего в 1,5-2 раза по сравнению с не замороженным мясом (Бостылев, Рябошапко, 1982).
Охлаждение тела рыбы до температуры ниже точки замерзания протоплазмы ведёт к прекращению активной деятельности тканевых ферментов, а также жизнедеятельности всех мезофильных и многих видов психрофильных микроорганизмов. Наиболее устойчивы к действию низких температур плесени. Известно несколько десятков видов микроорганизмов, которые могут размножаться при отрицательных температурах (кокки, бесспоровые палочки, дрожжи, плесени). На мороженой рыбе при температуре минус 4-6°С обычно растут ахромобактер и псевдомонас (Pseudomonas) и в меньших количествах - флавобактер, аэробактер и несколько видов микрококков. При температуре минус 8-10°С активно развивается несколько видов плесневых грибков, и в частности мукор (Mucor), аспергиллус (Aspergillus), пенициллум (Pénicillium). Плазма Pénicillium замерзает при температуре -12-15°С, поэтому развитие плесеней на мороженых продуктах, хранящихся при температуре ниже -15°С, не происходит. Протеолитические процессы в тканях замороженного сырья водного происхождения развиваются очень медленно. Так, уже при 0°С активность протеолитических ферментов уменьшается в 3-4 раза по сравнению с активностью при температуре 15-18°С, при минус 3°С - в 6-8 раз, а при минус 8-10°С - в 10-12 раз (Быкова, Белова, 1986).
Физические изменения в мороженой рыбе сводятся к усушке, перекристаллизации льда, изменению гистологической структуры тканей, изменению цвета кожного покрова и мяса рыбы. Во время хранения рыбы, особенно при повышенных температурах (выше -18°С), часть воды в мясе рыбы находится в жидком состоянии. Эта вода испаряется из тканей рыбы, а лёд сублимируется. В результате этого масса рыбы уменьшается и происходит усушка. Степень усушки мороженой рыбы зависит от вида рыбы, температуры хранения, влажности воздуха в камере, способа упаковки и наличия глазури на поверхности рыбы. В среднем усушка при хранении рыбы составляет 0,1-0,4 % в месяц (Быкова, Белова, 1986).
Для сохранения качества мороженой рыбы, замедления процессов окисления жира и испарения влаги с её поверхности применяют глазурование рыбы, а также антиокислители, и поддерживают в камерах хранения оптимальный температурно-влажностный режим (Родин, 1977).
3. Исследования динамики химического состава мышечной ткани молоди атлантического лосося в процессе хранения при низких температурах
В лабораториях кафедры биохимии МГТУ были проведены систематические исследования состояния мышечной ткани лосося атлантического в процессе хранения в течение 6 месяцев при низких температурах.
Объектами исследования стали молодь атлантического лосося, дикая и выращенная в условиях искусственного воспроизводства, одинакового возраста (2 года). В соответствии с госстандартом готовились образцы мышечной ткани, которые помещались в морозильную камеру при -28°С. Анализ образцов проводился в течение 6 месяцев.
Были проведены серии исследований по изучению изменения количества белков (миозин, альбумин, глобулин) в тканях молоди лосося в ходе их хранения в замороженном виде. В процессе хранения содержание белков в мышечной ткани уменьшается (рис. 1, 2). Содержание белков в мышечной ткани дикой молоди значительно превышает содержание данных веществ в заводской. Это говорит, по-видимому, о различиях в питании, условиях обитания и содержания.
1 2 3 4 5
Продолжительность хранения, мес.
молодь дикои семги
молодь заводской семги
Продолжительность хранения, мес.
молодь дикои семги
молодь заводской семги
Рис. 1. Зависимость содержания миозина в мышечной ткани рыбы от продолжительности хранения в замороженном виде
Рис. 2. Зависимость содержания белков саркоплазматической фракции в мышечной ткани рыбы от продолжительности хранения в замороженном виде
Продолжительность хранения, мес.
1 2 3 4 5
Продолжительность хранения, мес.
молодь дикои семги
молодь заводской семги
■молодь дикои семги
молодь заводской семги
Рис. 3. Зависимость содержания каротиноидов в мышечной ткани рыбы от продолжительности хранения в замороженном виде
Рис. 4. Зависимость содержания макроэргов в мышечной ткани рыбы от продолжительности хранения в замороженном виде
Похольченко Л.А. Изменения биохимических свойств молоди атлантического лосося...
Определение количества белка проводили фотоколориметрическим методом Лоури.
Были проведены серии исследований по изучению изменения количества каротиноидов в тканях молоди лосося в ходе их хранения в замороженном виде. В процессе хранения содержание каротиноидов в мышечной ткани уменьшается (рис. 3). Содержание каротиноидов в мышечной ткани дикой молоди значительно превышает содержание данных веществ в заводской.
Для проведения анализов по определению содержания каротиноидов использовали спектрофотометрический метод.
Также были проведены серии исследований по изучению изменения количества макроэргов (АТФ и креатинфосфат) в тканях молоди лосося в ходе их хранения в замороженном виде. В процессе хранения молоди семги содержание макроэргов в мышечной ткани уменьшается (рис. 4). Содержание макроэргов в мышечной ткани дикой молоди значительно превышает содержание данных веществ в заводской.
Для определения содержания макроэргов (АТФ) использовали колориметрический метод.
4. Заключение
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
- проведенные опыты показали, что содержание белковых фракций (миозин, альбумин, глобулин), макроэргов (АТФ и креатинфосфата) и концентрация каротиноидов в мышечной ткани дикой молоди атлантического лосося в процессе хранения при низких температурах уменьшается;
- результаты экспериментов с мышечной тканью заводской молоди семги показали статистически достоверное уменьшение содержания белковых фракций (миозин, альбумин, глобулин), макроэргов (АТФ и креатинфосфата) и концентрации каротиноидов в процессе хранения при низких температурах;
- за период 6-месячного хранения при низкой температуре происходит уменьшение содержания миозина, альбумина, глобулина в мышечной ткани молоди атлантического лосося. Причиной уменьшения содержания белковых фракций является распад белков под действием протеолитических ферментов. В процессе хранения при низких температурах наблюдается значительное снижение количества каротиноидов и макроэргов (АТФ и креатин фосфата) в мышечной ткани молоди;
- содержание миозина, альбумина, глобулина, концентрация каротиноидов и макроэргов (АТФ и креатинфосфата) в мышечной ткани дикой молоди семги выше, чем содержание тех же соединений в мышечной ткани заводской молоди, что соответствует литературным данным. С увеличением срока хранения при низких температурах уменьшается содержание исследованных в данной работе веществ как у дикой, так и у заводской молоди атлантического лосося.
Литература
Быкова В.М., Белова З.И. Справочник по холодильной обработке рыбы. М., Агропромиздат, 208 с., 1986. Бостылев Э.Ф., Рябошапко А.П. Биохимия сырья водного происхождения. М., Легкая пищевая
промышленность, 144 с., 1982. Никитин Б.П. Хранение рыбы и рыбных продуктов. М., Пищевая промышленность, 176 с., 1978. Родин Е.М. Справочник по холодильной обработке рыбы. М., Пищевая промышленность, 200 с., 1977.
