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
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
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 |
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
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. (
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.,
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.
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.