Биологическая ценность белков замороженного мяса после хранения

Предмет исследования

Пищевая ценность мясопродуктов определяется его химическим составом: содержанием белков, жиров, углеводов, экстрактивных веществ, витаминов, макро- и микроэлементов, набором и содержанием в белковых веществах незаменимых аминокислот, содержанием в жире жирных кислот. Как известно, белки животного происхождения лучше усваиваются организмом, поскольку в них содержатся все аминокислоты, необходимые организму, в оптимальном соотношении.

Ценность мяса, как источника белка, зависит от содержания входящих в его состав биологически важных компонентов, изменение которых возможно в процессе холодильной обработки и хранения. Показатели, обусловливающие биологическую ценность мясных продуктов, могут существенно меняться при жестких режимах технологической температурной обработки, приводящих к изменению структуры молекул белка, а также в процессе длительного хранения.

Мясо относится к скоропортящимся продуктам с высоким содержанием белка и жира. Качество мяса ухудшается в результате микробиологических, биохимических и физико-химических изменений. Понижение температуры до отрицательных значений есть своего рода «консервирование» мяса холодом, которое способствует снижению интенсивности процессов, протекающих при хранении, и увеличению сроков годности с наиболее полным сохранением первоначальных свойств мяса.

Изменения белковых веществ мяса при длительном хранении в замороженном состоянии недостаточно изучены. Известно, что белковая система мяса претерпевает некоторые химические изменения; имеются данные об агрегировании белков с постепенным снижением растворимости в электролитах; увеличивается количество растворимого и остаточного азота, полипептидов и азотистых оснований. В литературе имеются сведения, что при хранении мяса в замороженном состоянии в нем снижалось содержание незаменимых аминокислот, причем снижение валина и лизина было статистически существенным. Вследствие этого вопросы оценки биологической ценности мяса после цикла длительного хранения, особенно в связи с использованием импортного замороженного сырья, представляются нам важными и актуальными. Тем более что, согласно отдельным исследованиям, образцы отечественного мяса говядины и свинины содержали больше аминокислот, чем импортные аналоги.

Характеристика образцов

Экспериментальные исследования проведены в замороженных образцах свинины, баранины, тушках цыплят-бройлеров. Образцы отбирались от производственных партий, которые хранились в холодильнике с воздушной системой охлаждения при температуре минус 25 (±2)°С. При контроле качества и безопасности мяса всех видов в процессе хранения исследовали микробиологические, органолептические и физико-химические показатели. Качество мяса по свежести соответствовало требованиям ГОСТ 7269-79, качество баранины (со средним содержанием жира 12,3%) – требованиям ГОСТ 7596-81, свинины (со средним содержанием жира 10,2%) – ГОСТ Р 52986-2008, цыплят-бройлеров – ГОСТ Р 52702-2006.

На всех этапах контроля в процессе хранения санитарно-гигиенические и микробиологические показатели баранины, свинины и цыплят-бройлеров соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2. 1078-01 и «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)».

На отдельных этапах хранения была проведена оценка биологической ценности белков мяса.

Баранина. Образцы отобраны от партии замороженной баранины импортной (Австралия) в отрубах на кости потушной укладки в ящиках из гофрированного трехслойного картона с полиэтиленовым вкладышем в виде мешка. Отруба хранились в двух видах упаковки: в индивидуальной полимерной пленке и без индивидуальной упаковки. Испытания проведены при сроке холодильного хранения 27 мес.

Свинина. Образцы отбирали от партии замороженной бескостной свинины в отрубах (окорок, корейка, шейка) импортного производства (Бразилия). Для хранения каждый отруб свинины (массой от 6 до 9 кг) упакован в пакет из полимерной пленки, отруба уложены в ящики из гофрированного трехслойного картона, обтянутые сверху термоусадочной полиэтиленовой пленкой. Испытания проведены на этапах холодильного хранения 18 и 27 мес.

Методика исследования

Биологическую ценность пищевого белка характеризуют показатели качества, отражающие степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма человека в аминокислотах для синтеза белка. При определении биологической ценности белков используют химические и биологические методы. На практике наибольшее распространение получил так называемый метод аминокислотного скора, позволяющий выявить лимитирующие незаменимые аминокислоты. Определение лимитирующих аминокислот в изучаемом белке проводили в сравнении с «идеальным» белком, полностью сбалансированным по аминокислотному составу.

Для оценки биологической ценности белков мяса было определено: содержание белка (ГОСТ 25011-81), аминокислотный состав (автоматический аминокислотный анализатор LC3000), оксипролин (ГОСТ 23041-78), триптофан (ГОСТ 23041-78). По полученным данным произведен расчет аминокислотных скоров для незаменимых аминокислот, белково-качественных показателей (БКП), аминокислотных индексов (расчеты провела Е.Н. Воеводова, ФГБУ НИИ проблем хранения Росрезерва). Для расчета аминокислотного скора применена аминокислотная шкала Продовольственного комитета Всемирной организации здравоохранения (ФАО/ВОЗ), по которой принято, что в 1 г «идеального» белка содержится (в мг): изолейцина – 40, лейцина – 70, лизина – 55, серусодержащих соединений (фенилаланин + тирозин) – 60, триптофана – 10, валина – 50. Значения аминокислотного скора более 100 % показывают полноценное обеспечение данной аминокислоты суточной потребности человека, а значения менее 100 % означают недостаточное обеспечение суточной потребности человека. Такие аминокислоты относят к лимитирующим.

О качестве белка можно судить по содержанию триптофана и оксипролина. Триптофан, как незаменимая аминокислота, в небольших количествах содержится во многих белках и играет важную роль в процессе обмена веществ. При небольшом количестве триптофана или высоком содержании оксипролина в белке биологическая ценность продукта снижается. Поэтому соотношение триптофана к оксипролину является белково-качественным показателем, который свидетельствует о содержании в мясе мышечной и соединительной тканей или (в известном смысле) о жесткости мяса. Белки, входящие в состав миофибрилл, саркоплазмы относятся к полноценным белкам, хорошо усваиваются организмом человека, потому как имеют сходство по аминокислотному составу с белками тела человека. В них содержится большое количество незаменимых аминокислот, в том числе и триптофана, но мало оксипролина. Белки стромы, коллагена, эластина относятся к неполноценным белкам, плохо усваиваются организмом человека, содержат много оксипролина.

Аминокислотные индексы рассчитывали по отношению суммы незаменимых аминокислот к сумме заменимых аминокислот (НАК/ЗАК) и по отношению суммы незаменимых аминокислот к общим аминокислотам (НАК/общие аминокислоты). Аминокислотные индексы свидетельствуют о биологически ценном содержании в мясе незаменимых и заменимых аминокислот.

Исследование баранины

Массовая доля белка в исследуемых образцах баранины колебалась в разных отрубах и оставалась практически без изменения за период хранения.

Аминокислотный состав баранины в соответствии с результатами оценки состава незаменимых и заменимых аминокислот баранины приведен в табл. 1.

Таблица 1. Аминокислотный состав исследованных образцов мяса отрубов баранины (передняя четвертина) на последнем этапе хранения

Показатель	Баранина (передняя четвертина)				«Идеальный» белок
	в п/э пленке	без пленки	в п/э пленке	без пленки
Массовая доля белка, %	20,4±0,9	18,5±0,9	20,4±0,9	18,5±0,9	–
Незаменимые аминокислоты (НАК)	мг/100 г продукта		г/100 г белка		г/100 г белка
Изолейцин	1050,7	897,6	5,0	4,9	4,0
Лейцин	1759,6	1503,2	8,6	8,2	7,0
Лизин	1463,8	1250	7,2	6,8	5,5
Метионин + цистеин	323,7	276,6	1,6	1,5	3,5
Фенилаланин + тирозин	1714, 7	1464,9	5,0	7,9	6,0
Треонин	960,9	820,9	4,7	4,4	4,0
Триптофан	201,8	179,8	1,0	1,0	1,0
Валин	1098,4	938,4	5,4	5,1	5,0
Сумма НАК	6858,9	7331,4	38,5	39,8	36,0
Заменимые аминокислоты (ЗАК), мг/100 г продукта
Аспаргиновая кислота	1309,6	1118,9	6,4	6,1	10,2
Серин	751,9	642,4	3,7	3,5	4,6
Глутаминовая кислота	2276,7	1944,9	11,2	10,5	16,8
Глицин	3180,9	2717,6	15,6	14,7	3,8
Аланин	2700,8	2307,4	13,2	12,4	3,7
Гистидин	399,4	341,2	2,0	1,84	2,3
Аргинин	953,2	814,3	4,7	4,40	6,7
Оксипролин	181,0	175,0	0,9	1,0	4,5
Сумма ЗАК	11753,5	10061,7	57,0	54,4	52,6
Сумма общих аминокислот	18 612,4	17 392,4	90,7	89,6	88,6

 В исследованных отрубах баранины общее содержание аминокислот было в пределах от 17 394 до 18 612 мг/100 г, что сопоставимо со справочными данными.

Как следует из табл. 1, мясо отрубов содержало все незаменимые аминокислоты, т.е. являлось полноценным, и имело достаточно высокие показатели биологической ценности, близкие к норме, рекомендованной ФАО/ВОЗ: у белков с высокой биологической ценностью количество незаменимых аминокислот в 100 г белка должно быть не менее 40 г (в наших исследованиях эти показатели составили 38,5 г и 39,8 г).

Количества отдельных аминокислот в отрубах в индивидуальной упаковке и без таковой имеют близкие значения, за исключением суммы фенилаланина и тирозина: в неупакованной баранине содержание указанных серосодержащих незаменимых аминокислот в 1,5 раза выше. Это может свидетельствовать как об исходных индивидуальных различиях в содержании указанных аминокислот в этих отрубах, так и возможном влиянии упаковки на изменение их содержания при заморозке  и последующем холодильном хранении.

Расчет аминокислотных скоров и индексов по баранине

Основные результаты по незаменимым лимитирующим аминокислотам баранины представлены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели биологической ценности баранины

Показатель	Скоры незаменимых аминокислот, %
	хранение отрубов в п/э пленке	хранение отрубов без пленки
Изолейцин	129	116
Лейцин	123	117
Лизин	128	123
Метионин + цистеин	45,4*	43*
Фенилаланин + тирозин	140	132
Треонин	118	111
Триптофан	99*	97*
Валин	108	101
Аминокислотный индекс НАК/ЗАК	0,72	0,73
Аминокислотный индекс НАК/общие аминокислоты	0,42	0,42
БКП	1,12	1,02

* Лимитирующая аминокислота.

 

Полученные данные по баранине (на примере отруба «передняя четвертина») свидетельствуют о том, что после длительного хранения (27 мес в замороженном состоянии) максимальный аминокислотный скор имеют такие аминокислоты, как лизин, фенилаланин+тирозин и треонин, при этом аминокислотный скор триптофана незначительно отличается от 100 %, и эту аминокислоту можно считать нелимитирующей. Лимитирующими аминокислотами для исследованных образцов явились метионин +цистеин (в среднем аминокислотный скор для баранины – 44,2%).

По имеющимся в литературе справочным данным (Химический состав пищевых продуктов / Под ред. д.-ра мед. наук М.Ф. Нестерина и д-ра техн. наук И.М. Скурихина // М.: «Пищевая промышленность», 1979), биологическая ценность белков свежей баранины довольно высокая, лимитированных аминокислот нет, и их содержание увеличивается за срок летнего выгула, хотя в отдельных работах последних лет (И.Ю. Суржанская, 2009; А.Е. Белоглазов, 2008) отмечено, что лимитирующей аминкислотой баранины, полученной от животных куйбышевской породы, оказался валин, у чистопородных и помесных овец минимальный аминокислотный скор был в пределах 84–89 %.

Таким образом, можно предположить, что низкое содержание комплекса «метионин+цистеин» в исследуемой нами баранине может быть вызвано как влиянием замораживания и длительностью последующего холодильного хранения, так и особенностью аминокислотного состава передней четвертины туши, обладающей пониженной биологической ценностью по сравнению с задней четвертиной, вырезкой и др.

Отношение группы незаменимых аминокислот к группе заменимых (аминокислотный индекс НАК/ЗАК) в исследованных образцах составило 0,68–0,73, что очень близко к значениям этого показателя для мяса русских длиннотощехвостых баранчиков (0,67–0,69) и овец куйбышевской породы (до 0,67), и незначительно превышает рекомендации ФАО/ВОЗ по сбалансированному питанию (0,56–0,67). Аминокислотный индекс отношения незаменимых аминокислот к общим аминокислотам для «стандартного» белка имеет значение 0,36, в исследованных нами образцах баранины он составил 0,42–0,44, что также подтверждает высокую биологическую ценность баранины после длительного хранения.

Кроме того, для характеристики биологической полноценности мяса используют белково-качественный показатель БКП (отношение полноценных белков к неполноценным или триптофан-оксипролиновое отношение). По нашим данным, БКП в исследованных образцах баранины находится на уровне 1,0–1,1, что равно или несколько ниже данных других исследователей баранины.

В различных частях мясной туши содержится неодинаковое количество триптофана. Возможно, недостаточно высокое содержание триптофана в отрубах передней четвертины бараньей туши, взятой для исследования, объясняется тем, что данный отруб не относится к наиболее ценным по содержанию триптофана частям туши, таким как вырезка, тонкий и толстый края, мякоть задней ноги. Тем не менее, этот показатель выше данных, приведенных И.М. Скурихиным, согласно которым БКП для баранины I и II категории составляет 0,7. Таким образом, БКП 1÷1,1 в исследованных образцах баранины свидетельствует о достаточно высокой биологической ценности мяса после холодильного хранения в течение 27 мес..

Показатели БКП по мере роста животного могут изменяться. Результаты Т.М. Гиро (2008, 2009 гг.), изучавшей биологическую ценность баранины, показали, что содержание в мясе ягнят незаменимой аминокислоты триптофана значительно превосходит количество оксипролина, на основании содержания которого судят о представительстве неполноценных белков. С возрастом в мясе подопытных животных наблюдается увеличение содержания данных аминокислот, но с различной скоростью. В результате такого несоответствия происходит увеличение качественного белкового показателя от 4,3 в 3-х месячном возрасте до 6,0 в 12-ти месячном возрасте. Исследованиями Суржанской И.Ю. (2009 г) установлено, что с увеличением возраста как чистопородных, так и помесных овец также прослеживается тенденция к повышению содержания незаменимых аминокислот в белках мяса и БКП (в пределах 3,01 – 3,27).

Таким образом, основные показатели биологической ценности белка замороженной баранины после цикла холодильного хранения  свидетельствуют о неплохой сохранности продукта: сумма аминокислот достаточно высокая и близка к рекомендуемым нормам; белок содержит все незаменимые аминокислоты, лимитируется одна аминокислота из восьми, минимальный аминокислотный скор находится в пределах 43–44%, БКП – в пределах 1. Многие показатели биологической ценности баранины после 27 мес. хранения сопоставимы с данными по свежей баранине, приводимыми в литературных источниках, что свидетельствует о хорошей сохранности мяса в опытной партии при длительном холодильном хранении.

 

Исследования свинины

Данные аминокислотного состава свинины приведены в табл. 3. Результаты по расчету аминокислотного скора для незаменимых аминокислот и аминокислотных индексов представлены в табл. 4.

 

Таблица 3. Аминокислотный состав замороженной свинины при хранении

Аминокислоты	Окорок		Корейка			Шейка
	Продолжительность хранения, мес
	18	27	18	27		18	27
Белок, мг/100 г съедобной части продукта	23,8±0,9	23,6±0,9	20,3±0,9	23,8±0,9		21,1±0,9	21,8±0,9
Незаменимые аминокислоты (НАК), мг/100 г съедобной части продукта
Изолейцин	1206,3	943,1	1189,5	1169,3	991,2		907,2
Лейцин	1468,1	2052,1	1447,7	2197,8	1799,5		1853,4
Лизин	1386,9	1738,9	1367,6	1889,8	1667,9		2057,5
Метионин + цистеин	547,1	671,0	539,5	587,8	191,1		649.4
Фенилаланин +тирозин	1493,0	1629,3	1472.3	171,1	1838,8		1765,7
Треонин	1030,2	1572,2	1015,8	1177,9	1223,0		1264.6
Триптофан	238,6	254,6	205,5	234,7	249,8		279,6
Валин	337,5	805,2	332,8	834,1	490,5		867,9
Сумма НАК	7707,7	9666,4	6098,4	8262,5	8451,8		9645,3
Заменимые аминокислоты (ЗАК), мг/100 г съедобной части продукта
Аспаргиновая кислота	1767,73	1748,2	1767,7	1676,1	2079,2		1797.2
Серин	1053,1	1619,9	1038,4	1155,8	1075,3		1136.3
Глутаминовая кислота	2488,4	3952,3	2453,8	3974,6	3521,1		3510,6
Глицин	1206,1	1528,8	1189,3	1557,3	1128,0		1309,3
Аланин	900,1	1112,9	887,6	1210,4	1280,4		1273,1
Гистидин	662,2	1670,3	652,9	1700,5	837,1		1018,4
Аргинин	1070,2	1367,2	1055,4	1792,5	1372,9		1366,6
Оксипролин	122,0	94,0	175,0	228,0	88,0		122,0
Сумма ЗАК	9269,8	13 093,6	9220,1	13 295,2	11 382,0		11 411,6
Сумма аминокислот	16 977,6	22 760,1	15 318,5	20 119,5	19 833,9		21 178,8

 

Таблица 4. Показатели биологической ценности белков свинины

Показатели	Свинина
	окорок	шейка	корейка
	скоры незаменимых аминокислот, %
Изолейцин	100	122	135
Лейцин	124	143	144
Лизин	134	144	158
Метионин + цистеин	80*	77*	77*
Фенилаланин + тирозин	115	123	130
Треонин	168	133	135
Триптофан	110	120	110
Валин	68*	72*	76*
Аминокислотный индекс НАК/ЗАК	0,74	0,84	0,86
Аминокислотный индекс НАК/общие аминокислоты	0,43	0,45	0,46
БКП	2,7	1,2	1,9

* – лимитирующая аминокислота

В исследованных отрубах свинины общее содержание аминокислот колебалось от 21 214,1 до 22 760,1 мг/100 г, и было сопоставимо с литературными данными (Скурихин И.М., Тутельян В.А. Таблицы химического состава российских продуктов. – М., 2008).. Отруба практически не отличались по содержанию аминокислот.

Полученные данные (табл. 3 и 4) свидетельствуют, что в свинине после холодильного хранения сумма НАК была немного выше, чем рекомендации для «идеального» белка, а лимитирующими аминокислотами явились метионин+цистеин (в среднем скор на этапе 27 мес. – 78 %) и валин (в среднем скор на этапе 27 мес. – 72%).

Аминокислотный индекс НАК/ЗАК по данным ФАО/ВОЗ для «идеального» белка составляет 0,56–0,67. В исследованных образцах свинины этот показатель после 27 мес. в среднем составил 0,81 (по данным других исследований, данный показатель в свинине составляет 0,65–0,70). Как было отмечено выше, аминокислотный индекс «НАК/общие аминокислоты» по рекомендациям ФАО/ВОЗ для «идеального» белка составляет около 0,36, по данным других исследований, этот показатель в свинине составляет 0,38–0,41, а в исследованных нами образцах свинины он был выше (0,43–0,45). Таким образом, полученные данные могут свидетельствовать, что в свинине после холодильного хранения отношение незаменимых аминокислот к заменимым немного выше, чем для «идеального» белка. Возможно, изменения в соотношении между незаменимыми и заменимыми аминокислотами происходят в период замораживания и последующего хранения. Тем более, что последние исследования  ГНУ ВНИИМП (Крылова В.Б., 2001 г) показали, что при замораживании и размораживании свинины сумма незаменимых аминокислот снижалась на 16,8 %, и, в частности, отмечено уменьшение таких аминокислот как метионин, валин, фенилаланин и изолейцин.

Наибольшее значение БКП определено в отрубах окорока и корейки (2,7 и 1,9 соответственно), у шейки этот показатель ниже (1,2). БКП для всех образцов свинины после длительного холодильного хранения более 1,0, что сопоставимо с литературными данными,по которым свинина беконная, мясная и жирная имеет БКП в пределах 1,0–1,1.

Таким образом, основные показатели биологической ценности белка замороженной свинины после цикла холодильного хранения свидетельствует о хорошей сохранности биологической ценности. Сумма аминокислот достаточно высокая и соответствует данным других исследователей, белок содержит все незаменимые аминокислоты, лимитируются две аминокислоты из восьми, БКП – в пределах от 1,2 до 2,7.

С учетом того, что в свежей свинине, по справочным данным, лимитирующие аминокислоты отсутствовали, можно сказать, что после холодильного хранения биологическая ценность импортной замороженной свинины была ниже в среднем на 25 %.

Аминокислотный индекс НАК/ЗАК по данным ФАО/ВОЗ для «идеального» белка составляет 0,56, по данным других исследований 0,65-0,70. В исследованных образцах свинины на этапе хранения 18 месяцев этот показатель в среднем составлял 0,74, на этапе 27 мес. – 0,73. Аминокислотный индекс «НАК/общие аминокислоты» по рекомендациям ФАО/ВОЗ для «идеального» мяса составляет 0,36. В исследованных нами образцах свинины этот показатель был выше, на уровне 0,40–0,45, по данным других исследований свинины: 0,38–0,41.

Полученные данные свидетельствуют, что в свинине после холодильного хранения содержание незаменимых аминокислот немного выше в сравнении с «идеальным» белком.

Наибольшее значение БКП определено в отрубах окорока и шейки (2,0–3,4ед.), у корейки он ниже (1,0–1,2 ед.). Следовательно, окорок и шейка более полноценны в биологическом отношении. БКП для всех образцов свинины после длительного холодильного хранения выше 1,0, что находится на уровне данных, по которым свинина беконная, мясная и жирная  имеет БКП в пределах 1,0–1,1.

Таким образом, основные показатели биологической ценности белка замороженной свинины после цикла холодильного хранения свидетельствуют о хорошей сохранности биологической ценности: сумма аминокислот достаточно высокая и соответствует данным других исследователей, белок содержит все незаменимые аминокислоты, лимитируются две аминокислоты из восьми, БКП – в пределах 2,0–3,4 ед.

 Влияние холода на изменения белковых веществ

Считаем, что основное влияние на изменение белковых веществ мяса и связанного с ними аминокислотного состава оказывает процесс замораживания, в результате которого происходят денатурация и агрегация белков. Особенности изменения состояния мясных систем при замораживании определяются фазовым переходом воды в лед и повышением концентрации растворенных в жидкой фазе веществ. Микроструктурные изменения при замораживании мяса связаны с нарушением структуры мяса в результате образования кристаллов льда. Процесс кристаллообразования приводит к изменению физических характеристик материала и может сопровождаться изменениями его физико-химических, биохимических и морфологических свойств, в том числе и белков. Последующее же хранение мяса в замороженном состоянии в меньшей степени влияет на протекающие изменения.

Полученные в исследованиях данные свидетельствуют, что для мясного сырья характерны определенные уровни содержания и соотношения аминокислот, которые для баранины и свинины приближены к «идеальному» белку. Исследование аминокислотного состава показало, что общее содержание аминокислот мяса после цикла длительного хранения сопоставимо с литературными данными. По результатам оценки биологической ценности белков замороженных баранины и свинины длительного холодильного хранения можно отметить более высокое содержание общего количества незаменимых аминокислот (в сравнении с незамороженным мясом) и появление лимитирующих аминокислот.

Расчет и анализ аминокислотных скоров свидетельствуют, что после холодильного хранения лимитирующими аминокислотами для свинины были валин и метионин+цистеин, для баранины – метионин+цистеин. Отмечены изменения в соотношении незаменимых и заменимых аминокислот, которые, возможно, происходят в период замораживания и последующего хранения, и индекс соотношений между этими аминокислотами может характеризовать замораживание и длительность хранения мясной продукции в замороженном состоянии. Но это предположение требует дальнейших экспериментальных исследований.