Вопрос №70. Физико-химические и биохимические изменения белковых частей мяса при термической обработке (стр.286).

Наиболее характерным и основным изменением белков всех тканей при нагревании является денатурация — изменение природных свойств белков. Она представляет собой комплекс явлений и может воз­никать в результате воздействия физических, химических и биологических факторов. В основе денатурации белков лежит нарушение упорядоченного расположения полипеп­тидных цепей во вторичной, третичной структуре моле­кулы (под действием различных факторов) в результате разрыва некоторых внутримолекулярных связей. Белки, подвергшиеся денатурации, а затем и агрегации обычно хуже растворяются, увеличивается их отрицательное оп­тическое вращение, теряется способность к кристаллиза­ции, утрачиваются биологические свойства.

Тепловая энергия расходуется на нарушение структу­ры молекулы. Энергию активации, необходимую для раз­рыва связей, существующих между звеньями полипептид­ных цепей, измеряют температурным коэффициентом де­натурации, составляющим 100—150 ккал/моль. При этом энергия может тратиться на разрыв малого количества прочных ковалентных связей и большого количества сла­бых межмолекулярных связей в молекуле белка. Более вероятен второй вариант, если учесть, что в молекуле белка имеется несколько сотен водородных связей, со­ставляющих около 75—80% внутримолекулярных связей глобулярных белков. Для нарушения пространственной конфигурации полипептидных цепей достаточен разрыв 10—20% водородных связей.

В результате разрыва внутримолекулярных связей (водородных, солевых) пептидные цепи частично развер­тываются, в результате чего функциональные группы (SH-группы, фенольная группа тирозина, гуанипиновая группа аргинина, е-аминогруппа лизина и др.) становят­ся более активными или более доступными для воздейст­вия реактивов. Для тепловой денатурации белков особен­но характерно увеличение реактивности SH-rpynn. По величине содержания SH-групп нередко судят о глу­бине денатурации белка.

Вторичные процессы, происходящие после денатура­ции, по-видимому, связаны с хаотическим возникновени­ем связей (водородных, солеобразных) между полипепцепями как внутри молекулы, так и между мо­лекулами различных белков, а также с изменением элек­тростатического состояния белков (обычно изоточка де­натурированных белков сдвигается). В результате вторичных процессов уменьшается гидрофильность бел­ков, теряется их устойчивость (растворимость) и проис­ходит агрегация, коагуляция и т. п.

Закономерности денатурационных превращений ин­дивидуальных белков, наблюдаемые в растворах, сущест­венно изменяются при денатурации белков в составе сложных структур, какими являются ткани животных. В этом случае тепловая денатурация белков будет зави­сеть не только от лабильности того или иного белка, но и от взаимосвязи между белками и другими соединения­ми, а также от условий окружающей среды, например, от dH и т. п.

Мясо обычно нагревают в пределах от 60 до 180°С, по­этому в зависимости от условий процесса и конечной температуры нагрева характер изменения белков и свой­ства готовых продуктов будут существенно различаться. Скорость денатурации белков мышечной ткани в раство­рах неодинакова. Наиболее быстро, уже при комнатной температуре, денатурирует основной белок мышц — мио­зин. При нагревании до 37°С он тепяет ферментативную активность уже через 15—20 мин. В структуре мышечной ткани это нативное свойство миозина сохраняется более стойко. При нагревании в течение 3 ч при 40°С фермента­тивная активность миозина снижается только на 50%, а при нагревании свыше 40°С миозина денатурирует пол­ностью.

Более тонкие денатурационные изменения миозина были обнаружены при нагревании его раствора (0, 5%) в Пределах 20—80°С. С помощью микрокалориметра отме­чены два независимых процесса денатурации. Первый имеет максимум при 43°С, второй максимум 53°С. Ока­залось, что первый этап связан с превращением компо­нента миозина ТММ, а второй ЛММ (см. с. 31). Анало­гичное своеобразие (два максимума) было установлено и при изучении вязкости раствора миозина при нагрева­нии, обусловленное поведение этих фрагментов белка. Белки саркоплазмы — миоген, глобулин X — коагулируют из раствора при нагревании до 45—50°С. В результате денатурации теряется окраска миоглобина, он становится нерастворимым и подвергается деструкции с выделением гематина.

Наблюдается три последовательные Лазы в изменении Mb при нагревании его раствора при рН6—8 в интервале 40—90°С. Первая фаза связана с нарушением его струк­туры в области, связанной с группой гема. Вторая обус­ловлена развертыванием спирализованной области моле­кулы (в пределах до 80°С) и третья последовательная ступенчатая полимериза­ция, заканчивающаяся осаждением белка. Мио-глобин в мясе денатури­руется постепенно в зави­симости от температуры и продолжительности на­гревания. При 60°С красная окраска сохраняется внут­ри куска мяса, при 60— 70°С мясо окрашивается.в розовый цвет, а при 70— 80°С и выше в значитель­ной степени становится серо-коричневым, что со­ответствует полной дена­турации миоглобина. Своеобразным биохи­мическим тестом для контроля заданной температуры на­грева мяса могут служить методы определения активно­сти некоторых его ферментов. Кислая фосфатаза теряет свою активность при температуре 70°С. Следовательно, отсутствие в пробе активности, присущей этому фермен­ту, свидетельствует о том, что мясо было нагрето свыше 71°С. Для этой же цели в последнее время проводится проба на карбоксилэстеразу. Она инактивйруется при нагреве мяса при 80°С в течение 10 мин или при 60°С 40 мин.

Белки мяса, денатурированные в результате теплового воздействия, легче подвергаются ферментативному гид­ролизу, так как в результате разрыва слабых внутримо­лекулярных связей создаются более благоприятные условия для взаимодействия протеолитических ферментов с определенными пептидными группировками белковой молекулы, что особенно важно для коллагена. С повышением температуры нагревания мяса от 20 до 80^СС увеличивается количество остаточного азота, что, по-видимому, связано с образованием низкомолекуляр­ных продуктов, отщепляющихся от молекул некоторых денатурированных белков. Нагревание мяса с целью консервирования до более высокой температуры (до 100—180°С) сопровождается более глубокой деструкцией белков, которая может про­текать в двух основных направлениях: во-первых, наибо­лее заметен гидролитический распад белков, отчетливо характеризующийся накоплением аминного азота при температуре свыше 120°С, и, во-вторых, наблюдается деструкция некоторых аминокислот и белков мяса с раз­рушением лабильных функциональных групп, например SH-групп цистеина, тиометильной группы метионина, осо­бенно чувствительной е-аминогруппы лизина и др. Эти превращения сопровождаются появлением летучих про­дуктов: H₂S, меркаптанов, NH₃, С0₂ и т. д.