Перераспределение пуринового азота по фракциям

Как нами выше отмечалось, инозиновая кислота или продукты ее распада обладают согласно Кримбергу приятным вкусом, напоминающим мясной отвар.
В литературе имеются следующие данные о содержании, образовании и изменениях инозиновой кислоты и других нуклеотидов при автолизе мышечной ткани.
По данным Остерна, нуклеотиды составляют главную часть пуринового азота свежего мяса: из 31,28 мг% общего количества пуринового азота на долю нуклеотидов падает 25,69 мг%, в то время как количество нуклеозидов и свободных пуринов является незначительным, составляя только 5,59 мг%. Среди нуклеотидов вытяжки из свежего мяса преобладает инозиновая кислота, составляющая почти 85% пуринового азота нуклеотидов. Адениловая кислота содержится в сравнительно небольших количествах (около 4 мг % азота). Остерн показал, что в числе нуклеозидов и свободных пуринов имеется только гипоксантин.
Им также было установлено, что в течение шести часов автолиза кашицы из мускулов кролика при температуре ледяного холодильника происходят следующие процессы, изменяющие распределение пуринового азота в мясе:
1. Полное исчезновение гуаниловой кислоты при отсутствии гуанина в фракции нуклеозидов и свободных пуринов.
2. Резкое уменьшение количества адениловой кислоты, не вызывающее образование аденозина и свободного аденина.
3. Образование инозиновой кислоты.
4. Частичный распад инозиновой кислоты с образованием инозина или свободного гипоксантина.
По этим же данным механическое разрушение мускульной ткани и прибавление к мускульной кашице избытка воды значительно ускоряет процесс превращения адениловой кислоты в инозиновую.
Керр и Серайдарьян изучали вопрос о распределении пуринов do фракциям в экстрактах скелетных мускулов в зависимости от различной продолжительности автолиза при 37° С.
При этом авторы установили: в неповрежденном мускуле собаки, в котором автолитические процессы были прекращены замораживанием в жидком воздухе, почти весь пуриновый азот нуклеотидов находится в форме адениннуклеотида; инозиновая кислота отсутствует, а гуаниловая содержится лишь в крайне незначительных количествах.
Аденин совершенно отсутствует во фракциях нуклеозидов и свободных пуринов как в свежих, так и в автолизованных мускулах.
В процессе автолиза измельченных мускулов при 37° С наблюдается прогрессивное уменьшение количества адениловой кислоты до 13% ее первоначального содержания через 1 ч. Наряду с этим отмечается некоторое увеличение количества инозиновой кислоты в первый период автолиза, затем происходит быстрый ее распад в результате образования инозина и свободного гипоксантина.
Эти экспериментальные данные в основном относятся к автолизу измельченной мышечной ткани собаки и кролика. Важно установить динамику и последовательность процессов распада нуклеотидов при созревании мяса крупного рогатого скота в практических условиях.
Нами проведены обширные исследования изменений азота нуклеотидов, нуклеозидов и свободных пуринов в процессе созревания мяса при различных температурных условиях. Результаты этих опытов приведены в табл. 38—41.
Кроме того, они иллюстрированы кривыми на рис. 55—57. Учитывая, что вкус и аромат мяса проявляются в процессе его тепловой обработки, исследования проводились на мясе, сваренном при строго определенных условиях, идентичных с применявшимися при изучении органолептических показателей мяса в процессе его созревания.

Как видно из данных табл. 38, в парном мясе, подвергнутом тепловой обработке непосредственно после убоя животного, главной фракцией пуринового азота (около 75%) являются нуклеотиды.
Кроме того, в нем в сравнительно значительных количествах (в среднем более 20% от суммы фракций) присутствуют также свободные пурины, главной составной частью которых (75%) является свободный гипоксантин.
Количество нуклеозидов (инозина) крайне незначительно.
На рис. 55 приведены данные об изменениях азота нуклеотидов в процессе созревания мяса при различных температурных условиях, свидетельствующие о последовательном уменьшении их количества.

Как видно из рис. 55, в процессе созревания мяса происходит расщепление как адениловой, так и инозиновой кислот. При этом содержание адениловой кислоты последовательно уменьшается на всем протяжении процесса созревания, достигая в большинстве случаев остаточного количества 1,7—3,0 мг% к 14-ым суткам хранения мяса при 0°, к 6-ым суткам — при 8—10° С или к 4-ым суткам при 16—18° С.
Уменьшение количества инозиновой кислоты при этих условиях ускоряется только на конечных стадиях данного процесса, когда имеющиеся резервы адениловой кислоты уже в основном израсходованы.

В результате этого в парном вареном мясе нуклеотиды содержатся главным образом в виде адениловой кислоты, в охлажденном мясе двухсуточного хранения после его тепловой обработки находятся как адениловая, так и инозиновая кислоты, а в вареном мясе, предварительно созревшем при разных температурных условиях, преобладает инозиновая кислота.
Содержание нуклеозида инозина в вареном мясе на различных этапах процесса созревания при 0; 8—10 и 16—18° С представлены в табл. 39 (средние данные).

Как видно из этих данных, в процессе созревания мяса при указанных температурных условиях не происходит накопления инозина: содержание инозина в мясе при 0; 8—10 и 16—18° С крайне незначительно и колеблется в пределах от 0,22 до 4,48 мг азота на 100 г мяса. При этом следует отметить отсутствие какой-либо зависимости изменений его количества в вареном мясе от продолжительности и температурных условий проведения процесса созревания.
На рис. 56 показано, что количество азота свободных пуринов в процессе созревания мяса при всех изучавшихся температурных условиях последовательно увеличивается. Поэтому, например, на десятые сутки хранения при 0° С оно более чем в 2 раза превышает первоначальную величину.
Обращает на себя внимание приблизительно одинаковое содержание свободных пуринов в вареном мясе, предварительно созревавшем 10 суток при 0° С, 6 суток — при 8—10° C и 3 суток — при 16—18° С. Оно составляет по средним данным 11,5— 12,5 мг%). Это является следствием значительного ускорения процесса их накопления по мере повышения температуры, при которой протекает созревание мяса.
Изменения количества азота свободного гипоксантина в процессе созревания мяса при различных температурных условиях (по средним данным) представлены в табл. 40.

Приведенные в табл. 40 и на рис. 56 данные показывают, что главной частью фракции свободных пуринов на всех этапах процессов созревания мяса при изучавшихся температурных условиях является гипоксантин. В подавляющем большинстве случаев его содержание составляет 80—90% общего количества свободных пуринов. Количество гипоксантина непрерывно растет при увеличении продолжительности процесса созревания: оно удваивается по сравнению с его содержанием в парном мясе и достигает уровня 9—10 мг %, если мясо хранят 10 суток при 0° C или 6 суток при 8—10° С, или 3 суток при 16—18°.
Сопоставление полученных нами данных о распаде в процессе созревания мяса адениловой кислоты, сопровождающимся накоплением свободных пуринов, с приведенными в табл. 20, 21, 22 результатами опытов об изменениях при этом органолептических показателей позволяет сделать вывод: распад аденин-нуклеотидов с образованием инозиновой кислоты и свободного гипоксантина происходит параллельно с процессом улучшения вкусовых и ароматических свойств созревающего мяса и полученного из него бульона. Необходимо также обратить внимание, что приведенные выше данные о незначительном содержании инозина на различных этапах процесса созревания мяса (исследовалось вареное мясо) не совпадают с результатами опытов Керра и Серайдарьяна о его накоплении при автолизе мышечной ткани (исследовалась неподвергавшаяся тепловой обработке мышечная ткань). Очевидно при тепловой обработке мяса, когда наблюдается проявление его вкусовых и ароматических свойств, происходит почти полное связывание инозина другими компонентами мышечной ткани (например, аминокислотами) или расщепление на гипоксантин и рибозу. В последнем случае эта реакция может протекать как первая стадия процесса меланоидинообразования. и образующаяся свободная рибоза будет соединяться с продуктами протеолиза — аминокислотами и пептидами. При этих условиях количество свободного гипоксантина является косвенным показателем накопления в подвергнутом тепловой обработке мясе вкусовых и ароматических продуктов.

Таким образом, данные о роли продуктов распада инозиновой кислоты в образовании специфических вкуса и аромата подвергнутого тепловой обработке созревающего мяса не противоречат точке зрения об ответственности за это явление компонентов, продуцируемых сахароаминной реакцией.
В табл. 41 приведены полученные нами средние данные о суммарном содержании в мясе различной степени зрелости азота нуклеотидов, нуклеозидов и свободных пуринов.
На основе экспериментального материала можно констатировать, что главный путь распада нуклеотидов в мясе в процессе его созревания проходит по следующей схеме:

Если принять во внимание, что парное мясо крупного рогатого скота содержит около 160 мг% АТФ, то за ее счет должно быть отнесено около 18 мг % пуринового азота парного мяса. Следовательно, главным источником образования инозиновой кислоты, инозина и свободного гипоксантина при созревании мяса следует считать распад содержащейся в мышцах АТФ.
Из данных табл. 41 следует вывод: при созревании не наблюдается сколько-нибудь значительного накопления в вареном мясе экстрактивного пуринового азота за счет расщепления нуклеопротеидов, ферментов и других соединений, содержащих пурины в связанной с белками форме.
Нами впервые были получены данные о перераспределении пуринового азота по фракциям, а также, о параллелизме между этими изменениями (распаде адениннуклеотида и соответствующее увеличение количества инозиновой кислоты и гипоксантина и улучшением вкусовых свойств мяса при его созревании в производственных условиях.
Эти результаты неоднократно проверялись с положительными результатами многими исследователями. Так, Дворжак, Кассемсарн и сотрудники подтвердили наши данные о том, что при хранении мяса распад адениннуклеотидов идет через стадии инозиновой кислоты и инозина и заканчивается образованием свободного гипоксантина.
Говард, Ли и Вебстер подтвердили факт наличия корреляции между изменениями нуклеотидов и органолептической характеристикой мяса при его созревании, указав, что накопление гипоксантина в процессе хранения мяса служит показателем, характеризующим степень его созревания.
Батцлер, Санторо и Ландманн в 1962 г. нашли, что некоторые так называемые предшественники вкуса и аромата говяжьего мяса являются относительно простой смесью глюкозы, инозиновой кислоты и глюкопротеида. По их данным вместо инозиновой кислоты можно взять инозин и неорганический фосфат.
Иошида и Кагеяма установили, что добавление к мясу и другим пищевым продуктам динатриевой соли инозиновой кислоты значительно улучшает их вкусовые свойства и рекомендовали ее использовать в качестве пищевой приправы. По сообщению Титуса и Клиса, динатрий инозинат в настоящее время в Японии изготовляется в производственных условиях и успешно применяется в пищевой промышленности.
Вуд отметил значение инозиновой кислоты для вкусовых свойств мясного экстракта. Как сообщают Титус и Клис, органолептические испытания большого числа пищевых продуктов, к которым добавлялись динатриевые соли инозиновой и гуаниловой кислот, дали возможность прийти к следующим выводам.
а) Эти нуклеотиды, подобно моноглютаминату натрия, являются усилителями вкусовых свойств многих пищевых продуктов, видоизменяя эти свойства.
б) Соли этих кислот более активны, чем моноглютаминат натрия. В большинстве случаев их следует применять в количестве 1:10000 при расчете на вес готового к употреблению продукта.
в) Воздействие, вызываемое динатриевыми солями инозиновой и гуаниловой кислот, направленное на улучшение вкусовых свойств продуктов, является совершенно особым и отличается от того, которое вызывает моноглютаминат натрия. Когда они применяются в сочетании с последним, то дополняют друг друга. Оптимальные результаты получаются при употреблении умеренных количеств глютамината в комбинации с минимальными количествами нуклеотидов.
г) Эффект от их добавления в значительной мере зависит от особенностей пищевого продукта, например, в одном может усилиться ощущение солености, а в другом оно будет подавляться.
д) Для инозината и гуанилата характерна способность подавлять многие нежелательные вкусовые свойства, такие как металлический привкус в консервах, горький и сернистый привкусы многих других пищевых продуктов.
е) Характерное свойство инозината и гуанилата — придание супам и бульонам специфического вкуса мяса. Поэтому они оцениваются как заменители мясного экстракта.
Для большинства случаев применения необходимый уровень их концентрации в готовом к употреблению продукте находится в пределах от 0,005 до 0,03%. Инозинат и гуанилат вызывают идентичный эффект, во второй из них в несколько раз более активен, чем первый. Из всех содержащихся в нуклеиновых кислотах нуклеотидов только инозиновая и гуаниловая кислоты обладают указанными выше вкусовыми свойствами.
Промышленный метод получения инозината и гуанилата включает в себя регулируемую деградацию нуклеиновых кислот, выделенных из таких натуральных источников, как дрожжи Torula. В последние годы в США фирмой «Меrсk» налажено промышленное производство смеси динатриевых солей инозиновой и гуаниловой кислот, выпускаемой под торговым названием «МЕРТАЗА-Р». Этот препарат в настоящее время применяется в пищевой промышленности США в качестве приправы к пищевым продуктам.
Следует обратить внимание на один весьма существенный, но не нашедший до сих пор объяснения факт.
По данным Остерна, в поступившем к нему на исследование с рынка сыром говяжьем мясе (очевидно, прошедшем стадию развития окоченения) содержится в среднем около 136 мг % инозиновой кислоты (21,7 мг % азота гипоксантина, находящегося во фракции нуклеотидов).
По данным Титуса и Клиса, это количество во много раз превышает концентрацию, необходимую для проявления инозиновой кислотой своих специфических вкусовых свойств (максимальная доза — 30 мг%).
Однако, несмотря на это, сырое мясо не обладает специфическими вкусовыми свойствами продукта, готового к употреблению в пищу. Эти свойства проявляются только при тепловой обработке мяса. Такое несоответствие может быть объяснено разными причинами. В сыром мясе инозиновая кислота может быть связана с другими компонентами (например, белками) в виде неустойчивого комплекса, разрушающегося при тепловой обработке; с другой стороны, возможно, что для проявления вкусовых свойств инозиновой кислоты необходимо, чтобы при тепловой обработке она или продукт ее распада инозин — вступили во взаимодействие с аминокислотами.
Возражением против первого предположения являются наши данные о том, что вареное говяжье мясо, прошедшее стадию окоченения, содержит только 50—60 мг % инозиновой кислоты, т. е. менее половины того количества, которое указывается Ocтерном для сырого мяса. Следовательно, при тепловой обработке инозиновая кислота не освобождается из связанного состояния, а частично исчезает из мяса.
Исходя из этих данных, следует, допустить большую вероятность второго предположения.
Так или иначе можно считать доказанным выдвинутое нами положение о значении инозиновой кислоты или продуктов ее распада в улучшении вкуса созревающего мяса.
Кроме того, последние исследования свидетельствуют об участии в нем также и гуаниловой кислоты.