XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Биохимический анализ мяса
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мясо это самый потребляемый и популярный продукт питания в мире. К сожалению не многие из нас задумываются о составе этого продукта. В связи с этим человек делает риск на своем здоровье, что приводит к ожирению, различным заболеваниям печени и сосудов сокращению жизни примерно в 2 раза. Что бы избежать этих последствий каждому человеку необходимо знать не только химический состав мяса, но и его пищевую ценность.
Цель работы: Провести биохимический анализ мяса.
Задачи:
1.Изучить литературу по данной мне теме «Химический состав мяса и пищевая ценность мяса»
2. Провести анализ химического состава мяса.
3.Расмотреть положительные и отрицательные стороны употребления мяса.
Теоретическая часть
Мясо — скелетная поперечно-полосатая мускулатура животного с прилегающими к ней жировой и соединительной тканями, а также прилегающей костной тканью (мясо на костях) или без неё (бескостное мясо).
Пищевая ценность мяса животных обусловлена в основном наличием полноценных белков, богатых незаменимыми аминокислотами. Некоторые из них организму человека трудно получить за счет потребления других продуктов. Именно поэтому мясо является важным продуктом в системе сбалансированного рационального питания.
Наибольшую пищевую ценность представляет мышечная ткань мяса. Сортность мяса, его пищевая и энергетическая ценность зависят от вида, возраста и упитанности животных, а также от условий их содержания. Пищевая ценность мяса снижается при большем содержании соединительной ткани - коллагена и эластина, бедных незаменимыми аминокислотами. Наибольшую ценность представляет мясо молодых животных и мясо животных средней упитанности. Усвояемость мяса высока (говядина - на 82-83%).
Химический состав мяса
Изучая химический состав мяса, необходимо подразумевать его мякотную часть, т.е. обваленное мясо. Поэтому химический состав мяса зависит от соотношения тканей (мышечная, жировая, соединительная), входящих в состав его мякотной части.
Вода (73-77 %) от общего веса,
Белки (18-21 %)
Липиды (1-3 %)
Жир ( от 2-40 % и более)
Минеральные вещества (0,8—1,0 %),
Экстрактивные вещества (1,7—2 % азотистых, 0,9—1,2 % без азотистых).
Вода. Вода в мясе животных находится в связанном и свободном состояниях. Связанная вода (6 – 15 %) прочно удерживается химическими компонентами клетки. Путем высушивания от клетки ее отделить невозможно. Содержание воды в мясе не постоянно. После поения животного вода быстро поступает в кровь, а затем – в ткани. Поэтому содержание влаги в мясе, полученном от такого животного, будет выше, чем от животного, долго не принимавшего воду.
Белки соединительной ткани мяса – это в основном коллаген и эластин. Они входят в состав мембраны мышечных клеток. Полноценные белки мяса являются наиболее ценным веществом Это обусловлено тем, что полноценные белки мяса содержат все незаменимые аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин). Наш организм не способен синтезировать эти важные для жизнедеятельности аминокислоты, и получает их только с пищей.Белки состоят из аминокислот, девять из которых являются незаменимыми для человека.С повышением упитанности животного количество белка в мясе уменьшается за счет увеличения массовой доли жира в нем. В связи с этим повышается энергетическая ценность мяса.
Классификация белков.
По составу белки делят на две группы:
Простые белки (протеины) состоят только из аминокислот:
Сложные белки содержат небелковую часть – простетическую группу.
По форме различают
- глобулярные белки – это плотно свернутые полипептидные цепи сферической формы, для них важна третичная структура. Хорошо растворимы в воде, в разбавленных растворах кислот, оснований, солей. Глобулярные белки выполняют динамические функции. Например, инсулин, белки крови, ферменты.
- фибриллярные белки – молекулы вторичной структуры. Они построены из параллельных, сравнительно сильно растянутых пептидных цепей, вытянутой формы, собранные в пучки, образуют волокна (кератин ногтей, волос, паутины, шелка, коллаген сухожилий). Выполняют преимущественно структурную функцию.
Липиды – это жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие важную роль в жизненных процессах. Они влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Подразделяются на простые и сложные липиды (фосфолипиды). В состав липидов входят незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты. Общее содержание липидов (жирных кислот и их производных) в мышечной ткани сильно зависит от упитанности животного и колеблется в пределах 1-3 %.
Фосфолипиды (сложные липиды) входящие в состав мяса: лецитины (необходимы организму как строительный материал для обновления поврежденных клеток), плазмалогены (участвуют в клеточном обмене полиненасыщенных жирных кислот), сфингомиелины (участвуют в передаче клеточного сигнала), кефалины, сернинфосфатиды. Уровень фосфолипидов в мышцах животных колеблется.
Второй важнейшей составной частью мяса является жир. Количество жира в мясе колеблется в довольно широких пределах и зависит от вида, породы, возраста, упитанности животных и других факторов. С увеличением возраста животного содержание жира в мясе увеличивается. Количество белка при этом изменяется незначительно. Интенсивность желтой окраски говяжьего жира зависит от содержания в нем каратиноидов.
Классификация жира
В основе классификации жиров лежит несколько признаков
1.По происхождению
животные (наземных животных, птиц, морских животных и рыб
растительные (из семян и мякоти плодов)
2.По агрегатному состоянию
жидкие (подсолнечное, соевое и др.)
твердые (бараний, говяжий, кокосовое масло и др.)
полужидкие (свиной жир)
По химическому строению
предельные (остатки насыщенных высших карбоновых кислот)
непредельные (остатки ненасыщенных высших карбоновых кислот)
смешанные (остатки насыщенных и ненасыщенных высших карбоновых кислот).
Витамины в мясе – одна из главных его составляющих, благотворно влияющих на работу организма, рост костных тканей и функционирование основных отделов головного мозга.
Минеральный состав натуральных мясных продуктов содержит микро- и макроэлементы. К первым относят:
железо - 4,9 мг;
медь - 0,178 мг;
марганец - 0,022 мг;
цинк - 15,23 мг;
кобальт - 0,04 мг;
фтор - 24,1 мг;
йод - 0,65 мг;
хром - 8.37 мг
никель - 5,06 мг;
селен - 45 мг.
К группе макроэлементов относятся:
натрий - 65 мг;
магний - 22 мг;
фосфор - 188 мг;
калий - 325 мг;
сера - 230 мг;
кальций - 24 мг;
хлор- 17 мг.
Польза и вред употребления мяса
Мясо обладает рядом уникальных свойств, которые не содержатся ни в одном другом продукте. В мясе содержится огромное количество минералов, таких, как железо, калий и фосфор. Они дают организму человека хорошие и положительные свойства, которые позволяют побороть массу болезней.
О полезных свойства мяса можно говорить долго, но, они сохраняются далеко не все, если его неправильно приготовить. Наибольшая степень сохранения полезных микроэлементов в данном продукте остается тогда, когда мясо готовится в мультиварке, или же в духовке. А вот в том виде, в котором мы привыкли кушать – жареном, многие элементы испаряются, и такая пища становится тяжелой. Поэтому, нужно стараться ограничивать его употребление в жареном виде.
Но, помимо полезных свойств, мясо обладает и вредными. Но, само мясо обладает несколькими негативными свойствами, и первое – это большое содержание холестерина, от которого загустевает кровь в сосудах. Поэтому данный продукт следует ограничивать в употреблении тем людям, которые страдают аритмией, гипертонией и болезнями связанными с сосудами. В нем нет клетчатки, и поэтому, оно тяжело переваривается организмом.
К сожалению, чтобы такой продукт как мясо, цена которому высока, сохранялся на прилавках, его могут накачивать дополнительными веществами, которые не позволяют продукту разлагаться. Это говорит о том, что и в организме этот нитрат будет действовать, поэтому, покупать мясо необходимо только у проверенных компаний, или же выращивать его самому.
Практическая часть
Роль химии в современном мире очень велика. На самом деле, химические процессы окружают нас постоянно, это касается не только промышленного производства или бытовых моментов. Основой химического строения человека выступает пища, которую он потребляет. Чем она качественнее и полноценнее, тем лучше работает слаженный механизм жизнедеятельности.
Поэтому рассмотрим какие химические процессы проходят в мясе после убоя, ведь мясо- один из важнейших продуктов в рационе подавляющего большинства людей. Оно быстрее всего насыщает, содержит множество витаминов и минералов, а также незаменимого для нашего организма белка.
После убоя животного в мясе происходит сложные ферментативные, биохимические и физико-химические процессы, которые в значительной степени определяют его качество и технологические свойства. Биохимические процессы в мышечной ткани характеризуются в первую очередь распадом аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) с образованием фосфорной кислоты. При этом выделяется энергия, которая превращается в механическую энергию сокращения мышц. Вслед за этим под действием ферментов существенно изменяется гликоген, который распадается до молочной кислоты, что также сопровождается выделением определенной энергии. В результате накопления молочной и фосфорной кислот рН мяса снижается до 5,6. Видимое начало окоченения наблюдается при рН 6,3. Под действием молочной кислоты происходит распада протеинатов кальция и магния в мышечных волокнах, а также фосфатов кальция внутримышечной соединительной ткани. Освободившиеся кальций и магний активизируют деятельность белков, обладающих ферментативными свойствами (миозин). Снижение содержания АТФ в мышечном волокне приводит к соединению белков актина и миозина с образованием белкового комплекса- актомиозина, в результате чего уменьшается количество активных концевых групп, способность мышечной ткани, повышает жесткость и уменьшается влагоудерживающая способность мяса. В этот период белки не распадаются, но существенно изменяются свойства амфотерных веществ и коллагеновых волокон внутримышечной соединительной ткани, их развариваемость и растворимость снижаются до минимума.
Вторая фраза созревания мяса характеризуется прогрессирующим размягчением и появлением специфическим вкусовых и ароматических веществ. Мясо приобретает нежную консистенцию и сочность. При варке получают прозрачный бульон со специфическим приятным вкусом и ароматом, мясо хорошо разжевывается и легко усваивается. Мясо становится нежным в результате распада актомиозинового комплекса на актин и миозин, при этом активизируются протеолитические ферменты(катепсины), которые осуществляют частичный протеолиз белков, в частности миозина, благодаря чему возрастает количество карбоксильных групп в белковой молекуле, связывающих калий. Белки приобретают много положительных зарядов, что увеличивает их гидратацию и нежность. Кроме того, под влиянием катепсинов происходит частичный протеолиз коллагена и эластина внутримышечной соединительной ткани с образованием растворимых продуктов распада. Одновременно наблюдается увеличение растворимости основного вещества клеток соединительной ткани и накопление мукополисахаридов. Молочная кислота способствует набуханию и размягчению коллагеновых волокон и частичному превращению их в глютин. В результате этих изменений улучшается развариваемость мяса. Ароматические и вкусовые свойства мяса образуются в результате накопления продуктов автолитического распада небелковых веществ летучих карбоксильных соединений, расщепления нуклеопротеидов, протеолиза белков и распада полипептидов. В мясе увеличивается содержание свободных аминокислот, инозиновой кислоты, гипоксантина, жирных кислот и других веществ, которые имеются в малых концентрациях.
Для определения степени созревания мяса могут быть использованы физико-химические показатели (проводятся лабораторные исследования). Так как в мясе, полученном от больных, переутомленных или тощих животных, содержится мало гликогена, а следовательно, не образуется достаточного количества молочной кислоты, все процессы созревания протекают поверхностно. Такое мясо обладает низкими вкусовыми признаками, хуже усваивается организмом, плохо хранится. Следовательно биохимические процессы, происходящие при созревании в мясе животных, убитых в тяжелом патологическом состоянии, отличаются от биохимических процессов в мясе здоровых животных.
При длительном хранении созревшего мяса в незамороженном состоянии в нем происходят глубокие автолитические процессы, под влиянием которых белки и жиры распадаются на более простые, в результате чего изменяются консистенция, вкус, запах и цвет мяса. Эти изменения характерны для глубокого автолиза.
Лабораторные исследования мяса
Для определения, правильности санитарной оценки мяса необходимо исключить убой животных в агональном состоянии или с тяжелыми патологическими процессами. Биохимическое исследование включает определение рН мяса; постановку качественной реакции на пероксидазу; реакция с 5% раствором сернокислой меди, а говядину исследуют реакцией с нейтральным формалином(формольная проба), а также проводят пробу варкой. Перед постановкой реакций мясо должно быть подвергнуто созреванию не менее 20-24ч.
Значительное накопление кислот способствует быстрому снижению рН. При жизни животного величина рН мышц около 7,2, уже через 1 час после убоя животного эта величина падает до 6,2-6,3, а через 24 часа снижается до 5,6-5,8.
Метод определения рН
Для определения рН мяса используют набор Михаэлиса со стандартными одноцветными растворами в запаянных пробирках и компаратором. Вначале из исследуемого мяса готовят водную вытяжку 1:4. Затем в пробирку наливаем 2мл. мясного фильтрата, добавляем 4мл. дистиллированной воды и 1мл. паранитрофинола. И определяем рН при помощи стандартного набора цветных жидкостей в запаянных пробирках и компаратора с тремя гнездами для пробирок.
Величина рН мяса зависит от содержания в нем углеводов в момент убоя животного, а также от активности внутримышечных ферментов. После убоя, в процессе ферментации, в мясе здоровых животных происходит резкий сдвиг показателя концентрации водородных ионов в кислую сторону. В мясе больных или убитых в агональном состоянии животных такого резкого снижения рН не происходит. Мясо больных, а также переутомленных животных имеет рН в пределах 6,3-6,5; мясо здоровых 5,7-6,2.
рН животного в агональном рН здорового животного,
состоянии, рН 7,0 рН 6,0
Запаянные пробирки компаратор с тремя гнездами
для определения рН для определения рН
Реакция с 5% раствором сернокислой меди
Суть этого метода определения заключается в осаждении белков нагреванием и образовании в фильтратекомплексов сернокислой меди с оставшимися продуктами первичного распада белков, которые выпадают в осадок.
20г. фарша, приготовленного из исследуемой пробы, помещают в коническую колбу на 100 мл, заливают 60 мл воды, тщательно перемешивают, закрывают часовым стеклом, ставят в кипящую водяную баню и доводят до кипения. Горячий бульон фильтруют через плотный слой ваты толщиной не менее 0,5 см в пробирку, помещенную в химический стакан с холодной водой. Если после инфильтрации в бульоне видны хлопья белка, то его дополнительно фильтруют через фильтровальную бумагу.
В пробирку наливают 2 мл фильтрата и добавляют 3 капли5%раствора сернокислой меди. Пробирку встряхивают 2-3 раза и ставят в штатив. Реакцию читают через 5 мин.
Оценка результатов. Вытяжка из мяса от здоровых животных остается прозрачным.
А из мяса убитых в состоянии агонии или при тяжелом течении болезни наблюдается образование желеобразного осадка.
Реакция на пероксидазу
Сущность реакции заключается в том, что находящийся в мясе фермент пероксидаза разлагает перекись водорода с образованием кислорода, который и окисляет бензидин. При этом образуется парахинондиимид , который с недоокисленным бензидином дает соединение(парахиноодиимид)сине-зеленого цвета, переходящего в бурый. В ходе этой реакции важное значение имеет активность пероксидазы. В мясе здоровых животных она весьма активна, в мясе больных и убитых в агональном состоянии активность ее значительно снижается.
Парахинондиимид (сине-зеленый цвет, переходящий в буро-коричневый).
В пробирку наливают 2 мл мясной вытяжки в соотношении 1:4 (приготовленная для определения рН), приливают 5 капель 0,2%-ного раствора бензидина, взбалтывают и добавляют 2 капли 1%-ного перекиси водорода.
Оценка результатов. При положительной реакции мясная вытяжка через 0,5-1,5 минуты приобретает сине-зеленый цвет, который быстро переходит в буро-коричневый. Такая реакция свойственна мясу, полученному от здорового животного.
Слабо положительная реакция (сомнительная). Вытяжка из мяса переутомленных, старых и заболевших животных приобретает сине-зеленый цвет, который с задержкой переходит в буро-коричневый.
Отрицательная реакция. В вытяжке из мяса тяжело больных или убитых в агональном состоянии животных сине-зеленый цвет не появляется, и вытяжка сразу приобретает буро-коричневый оттенок.
Формольная реакция (по Г.В.Колоболотскому и Е.В.Киселеву)
При тяжело протекающих заболеваниях, еще при жизни животного, в мышцах в значительном количестве накапливаются промежуточные и конечные продукты белкового обмена-полипептиды, пептиды, аминокислоты и др. Сущность данной реакции заключается в осаждении этих продуктов обмена формальдегидом.
Для постановки реакции необходимо водная вытяжка из исследуемого мяса в соотношении 1:1. Для приготовления вытяжки1:1 пробу мяса освобождают от жира и соединительной ткани и отвешивают 10 г. Затем навеску помещают в ступку, тщательно измельчают изогнутыми ножницами, приливают 10 мл физиологического раствора и 10 капель 0,1Н раствора едкого натра. Мясо растирают пестиком. Полученную кашицу переносят с помощью стеклянной палочки в колбу и нагревают до кипения для осаждения белков Колбу охлаждают холодной водой под краном, после чего, содержимое нейтрализуют добавлением пяти капель 5%-ного раствора щавелевой кислоты и пропускают в пробирку через фильтровальную бумагу. Если вытяжка после фильтрации остается мутной, фильтруют вторично или центрифугируют.
Выпускаемый промышленный формалин имеет кислую среду, поэтому его предварительно нейтрализуют 0,1 Н едким натром по индикатору состоящему из равной смеси 0,2%-ных водных растворов нейтральрота и метиленового голубого до перехода цвета из фиолетового в зеленый.
Для реакции в пробирку наливают 2 мл вытяжки и добавляют 1 мл нейтрального формалина.
Оценка результатов. Положительная реакция. Вытяжка, полученная из мяса животного, убитого в агонии, тяжело больного или разделанного после падежа, превращается в плотный сгусток.
Сомнительная реакция. В вытяжке из мяса, утомленного или заболевшего животного впадают хлопья.
Отрицательная реакция. Вытяжка из мяса здорового животного остается прозрачной или слабо мутнеет.
Мясо считается полученным от здорового животного при наличии хороших органолептических показателей туши, отсутствии патогенных микробов, рН5,7-6,2, положительной реакции на пероксидазу и отрицательной формольной реакции.
Мясо больного, а также переутомленного животного недостаточно обескровленного, рН6,3-6,5 реакция на пероксидазу отрицательная, формольная проба-положительная(хлопья).
Мясо животного, у того в состоянии агонии, плохо обескровлено, с синюшной или сиреневато-розовой окраской лимфатических узлов, рН 6,6 и выше, реакция на пероксидазу отрицательная, а формольная реакция сопровождается образованием желеобразного сгустка.
Заключение
Согласно поставленным целям и задачам я могу сделать вывод. Чтобы не навредить своему здоровью и здоровью своих близких следует не только правильно выбирать и готовить мясо, но и много знать о его происхождении. То есть нужно покупать мясо в проверенных магазинах и поставщиков, при соблюдении санитарных и эпидемиологических норм. А также правильно его готовить и хранить. Настоящее мясо имеет минимальное количество добавок и натуральные ингредиенты (белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, воду).
Выполнив проект, я научилась делать биохимический анализ мяса. Убедилась, что образец мяса – это хорошее, свежее, качественное мясо пригодное для еды.