Гипотезы о сущности процесса улучшения консистенции мяса при его созревании

Имеющиеся многочисленные экспериментальные данные в своем большинстве правильно отражают сущность протекающих в мясе процессов созревания и причины улучшения нежности.
Особенно важными являются данные: о наличии прямой зависимости между гидратацией и нежностью мяса, об отсутствии корреляции между количеством белков соединительной ткани и нежностью, приобретаемой мясом при его хранении, о роли белков мышечных волокон и состояния компонентов внутримышечной соединительной ткани в процессе созревания мяса, о гистологических изменениях в мышечной ткани. Однако различные авторы по-разному интерпретируют эти данные и делают различные выводы, выдвигая свои гипотезы. Приведем главные из них.
Гипотеза Морана, Бейт-Смита и Бендолла. Из того факта, что уменьшение жесткости, определяемой по модулю эластичности, отчетливо наблюдается при хранении целых, неповрежденных мышц, прикрепленных к костной ткани, и происходит в меньшей степени в изолированных мышцах (кроме тех случаев, когда они подвергаются энергичной механической обработке или бактериальному воздействию), авторы делают вывод, что расслабление окоченения «является комбинацией механического сгибания суставов и гнилостного размягчения тканей». Они отделяют процесс расслабления посмертного окоченения от процесса улучшения консистенции мяса при его созревании, предполагая, что это два различных процесса.
Второй процесс они характеризуют так: «разрушение сарколеммы мышечных волокон... вместе с частичным разрушением соединительной ткани являются ответственными за то, что мясо становится нежным в процессе созревания». Коллаген, по мнению авторов, при созревании мяса набухает под воздействием молочной кислоты и при последующей варке легче размягчается и в большей степени переходит в глютин.
Необходимо отметить отсутствие каких-либо экспериментальных данных, свидетельствующих о разном характере процессов расслабления посмертного окоченения и улучшения консистенции мяса при его созревании, а также о воздействии молочной кислоты на набухание белков соединительной ткани в процессе увеличения нежности при созревании. Ссылка авторов на участие гнилостной микрофлоры в процессе расслабления посмертного окоченения не выдерживает критики, так как доказано, что при созревании мяса в течение 10 дней микроорганизмы в нем либо вовсе отсутствуют, либо их количество остается ничтожно малым. Более того, Пауль, Лоу и Мак Клург не обнаружили никаких признаков роста микроорганизмов до 18-го дня хранения образцов.
На начальных этапах процесса созревания мяса, когда, как полагают Моран и сотрудники происходит расслабление посмертного окоченения, наблюдается даже сокращение того незначительного количества микроорганизмов, которое имелось в парном мясе.
Таким образом, авторы остались на устаревших позициях и не сделали еще выводов из тех многочисленных экспериментальных данных, которые устанавливают роль белков мышечной ткани в процессе улучшения консистенции мяса при его созревании (Хусанни и сотрудники, Штейнер и др.).
Касаясь вопроса о роли соединительной ткани в процессе послеубойного улучшения консистенции мяса, следует иметь в виду, что ее состояние (лабильность) в различных пробах мяса неидентично.
При исследовании влияния разных количеств соединительной ткани на жесткость мяса ранее изучалось лишь содержание белковых компонентов, обусловливающих ее волокнистую структуру, т. е. коллагена и эластина, без учета изменения их лабильности. Состояние и количество межуточного вещества также не принималось во внимание.
Утверждение ученых о том, что соединительная ткань состоит из пучков структурных волокон коллагена и эластина, находящихся в аморфном межуточном веществе, дает возможность сделать следующий вывод: даже самые чувствительные и точные методы определения коллагена и эластина не в состоянии полно охарактеризовать соединительную ткань как целое и не могут объяснить природу и причины изменений нежности мяса. Межуточное вещество соединительной ткани, несмотря на незначительное количество, как нами было показано, играет определенную роль и принимает участие в процессе улучшения консистенции мяса при его созревании; от его состояния и количества в определенной мере зависит способность коллагана к развариванию.
Диффузионная гипотеза Вербицкого и Детерейджа. Из того факта, что количества аминного, остаточного и полипептидного азота возрастают незначительно в процессе созревания мяса, авторы делают вывод: «....классический протеолиз не имеет места при созревании мяса».
В другой статье они пишут: «...довольно широко распространено мнение о том, что процесс созревания является протеолитическим. Указывалось на то, что в него вовлечен в качестве фермента катепсин. Однако классический подход к вопросу, имеющий целью получение касающихся этого данных, дал отрицательные или неубедительные результаты. Какими бы ни были изменения белков, они являются совершенно неуловимыми».
Доказано, что первостепенные свойства мяса, такие как нежность, потери сока при варке, потери сока при дефростации и обратимость процесса обезвоживания, основываются на влагоудерживающей способности белков мяса. Однако Вербицкий и Детерейдж считают, что влагопоглощаемость и влагоудержание в свою очередь целиком и полностью обусловливаются происходящей после прекращения жизни животного беспорядочной диффузией катионов (в первую очередь калия) внутрь клеток и их связыванием белками. При возрастании общего заряда белка соответственно возрастает и гидратация. Поэтому значение катионов для влагоудерживающей способности и для нежности мяса заключается не в содержании общего количества каждого катиона, а в их объединенном действии и в перемещении ионов в процессе посмертного созревания.
Критикуя эту точку зрения Вербицкого и Детерейджа, Гамм вполне обоснованно замечает: «Вывод Детерейджа и сотрудников о том, что во время созревания не происходит протеолиза, который они делают из того факта, что при этом не возрастает, а даже уменьшается содержание растворимых в воде и буферных растворах азотистых веществ говяжьего мяса, заставляет потребовать более четкого определения понятия протеолиз». «Если под протеолизом понимать такое воздействие протеаз, которое приводит к образованию растворимых продуктов расщепления, то вывод Детерейджа безусловно верен. Если же под протеолизом понимать расщепление любого количества пептидных связей под действием протеолитических ферментов, — а это определение мы считаем более верным, то можно себе представить, что незначительный протеолиз, т. е. расщепление только небольшого числа пептидных связей, значительно изменяет механическое строение мышцы, не вызывая при этом образования растворимых продуктов расщепления». Нельзя не согласиться с убедительностью этой критики.
Безусловно, количественное содержание катионов в мышечной ткани оказывает большое влияние на заряд белковых веществ и отсюда на гидратацию и нежность мышечной ткани.
Однако нам представляется, что послеубойное перераспределение ионов между клеткой и окружающей ее средой не может быть беспорядочным и должно явиться следствием изменений в структуре белковых веществ. Кроме того, возникает вопрос, можно ли сводить весь комплекс химических превращений, происходящих при созревании мяса, к диффузии и простому перераспределению ионов между клеткой и окружающей ее средой? Такое толкование было бы слишком упрощенным. Подтверждением этому служит также форма кривой изменений калия в процессе созревания мяса, которая существенно отличается от кривой изменений нежности. Следовательно, последние обусловлены не только сдвигом ионов, но и другими факторами.
Точка зрения Смородинцева. Смородинцев доказал, что созревание мяса обусловливается ферментами самого мяса, т. е. оно является автолитическим процессом. Однако при обосновании своей точки зрения автор исходил из неправильной предпосылки: «мясо через 20—30 ч после забоя становится нежным, вкусным и ароматичным, т. е. практически его можно признать созревшим, готовым для кулинарной обработки». Как нами было показано ранее, к этому сроку мясо еще находится в состоянии окоченения, и поэтому установленные автором показатели (переход миозина в строму, накопление молочной кислоты и др.) в большей степени характеризуют течение процесса посмертного окоченения, чем улучшения консистенции мяса при созревании.
Смородинцев, Крылова и другие авторы на основании относительного постоянства остаточного, аминного, аммиачного и других форм азота сделали вывод: в процессе созревания мяса его белковая система стабилизируется, не подвергаясь сколько-нибудь существенным изменениям. Следовательно, они рассматривали белковую систему мяса как нечто стабильное неизменное.
Представления авторов о неизменяемости белков при созревании мяса не согласуются с современными научными взглядами и наблюдениями об изменении нежности мяса при его созревании, а также гистологическими данными многих исследователей, указывающих на наличие процессов распада тканей.
Кроме того, этому противоречат данные самого Смородинцева и его сотрудников об изменении ряда физико-химических показателей мяса через 5—6 дней его хранения (увеличение вязкости, электропроводности и др.).
Таким образам, в точке зрения Смородинцева следует отличать безусловно правильную общую концепцию о сущности процесса созревания мяса от некоторых устаревших представлений о конкретном характере биохимических и физико-химических изменений, обусловливающих нежность мяса на различных стадиях послеубойного хранения.
Гипотеза диссоциации актомиозина. Классические работы Энгельгардта и Любимовой положили начало новому направлению в биохимии мышц и подчеркнули наличие тесной взаимозависимости между изменениями АТФ и миозина. В дальнейшем эти взгляды были развиты Сент-Дьердьи и Эрдошем.
Было также установлено увеличение растворимости белков фракции миозина во время хранения мяса и изменение вязкости его растворов после добавления АТФ, характеризующее степень активности актомиозина.
На основании этих экспериментальных данных Соколов, рассматривая возможные причины изменения нежности мяса при его созревании, отмечает, что «изменение жесткости мяса в период созревания может быть поставлено в зависимость только от состояния основных белков мышечного волокна... Диссоциация актомиозина на актин и миозин вероятна и в наибольшей степени объясняет уменьшение жесткости мяса». «Таким образом, уменьшение жесткости мяса в период созревания может быть объяснено диссоциацией актомиозина... и последующей гидратацией миозина водой, мигрирующей из белков плазмы, которые коагулируют в связи с увеличением активной кислотности среды». Однако мы установили, что увеличение растворимости миозина и изменение его вязкости после добавления АТФ по срокам не совпадают с определяемым органолептически увеличением нежности мяса. Этот вывод был подтвержден Эль-Дашлуты. Поэтому диссоциация актомиозина на актин и миозин не может рассматриваться как главный и единственный фактор, обусловливающий увеличение нежности мяса при его созревании. Правильнее сказать, что с этого момента более интенсивно начинается улучшение консистенции мяса.
Протеолиз фибриллярных белков мышечных волокон и компонентов соединительной ткани. Впервые точка зрения о том, что в основе послеубойных изменений лежат ферментативные автолитические процессы, была высказана Хаогландом, Мак-Брандом и Поувиком. С тех пор эта точка зрения стала широко распространенной. Смородинцев тоже полагал, что в конечном счете ферменты и обусловливают весь ход процесса изменения белков при созревании мяса.
Впоследствии утверждение о протеолизе как основной причине увеличения нежности мяса в процессе его созревания поддерживалось многими авторами.
Однако незначительность увеличения количества остаточного азота, аминоазота, аммиака, полипептидов, а также общего количества экстрактивных веществ вызывала возражения против этого взгляда. Очевидно, в данном случае происходят значительно менее глубокие изменения в белковой молекуле, которые нельзя уловить при помощи вышеуказанных показателей, обычно характеризующих процессы протеолиза. Полученные в последнее время данные об изменениях свободных аминокислот и пептидов в процессе созревания мяса дают указания на возможность их отщепления от белков. Однако эти работы нельзя рассматривать как доказательство протеолитических изменений миофибриллярных белков мяса, поскольку источником образования свободных аминокислот могут быть находящиеся в мясе естественные пептиды. Причиной появления последних может быть пептидазное, а не протеиназное действие ферментов.
Кроме того, некоторыми авторами выдвинуто предположение о вовлечении в протеолитические изменения, происходящие при хранении мышечной ткани, только белков саркоплазмы. в то время как миофибриллярные белки этими процессами якобы не затрагиваются.
Предположение о неизменяемости миофибриллярных белков при автолизе мышечной ткани основано на том, что миозин, выделенный из хранившегося в асептических условиях мяса, сохраняет свою растворимость и обладает некоторой ферментативной активностью.
Выводы Гамма о причинах, вызывающих изменения гидратации и буферной емкости, указывают на возможность появления в белковых молекулах в результате протеолиза новых свободных карбоксильных и аминогрупп при созревании мяса.
Различие в свойствах белков мяса на разных стадиях процесса созревания (содержание связанной воды, жесткость мяса) свидетельствуют об их лабильности, о происходящих существенных изменениях в их составе или структуре.
Гистологические наблюдения над состоянием мышечных волокон на разных этапах процесса созревания мяса указывают на наличие процессов распада, дезинтеграции, которые легче всего связать с протеолизом. Подтверждением этой точки зрения является также применяющаяся в последние годы за рубежом в промышленных масштабах практика искусственного улучшения консистенции мяса при помощи протеолитических ферментов.
До последнего времени не было прямых доказательств наличия таких изменений в химическом составе или структуре миофибриллярных белков и компонентов соединительной ткани при созревании мяса, которые бы свидетельствовали о течении процесса протеолиза и коррелировались с изменением нежности. Такие доказательства в последнее время получены, и, следовательно, гипотеза о протеолизе миофибриллярных и соединительнотканых белков как основной причине увеличения нежности мяса при его созревании может считаться доказанной.