Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 11
1.1 Длительная низкотемпературная термовлажностная обработка мясопродуктов: терминология, общая характеристика процесса и основные направления исследований 11
1.2 Свинина с различным характером автолиза: классификация, механизм образования, способы переработки 22
1.3 Теплоиндуцированные изменения белков мяса и качественные характеристики готового продукта 34
1.4 Заключение по литературному обзору 45
Глава 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследования 47
2.1 Условия выполнения и принципиальная схема исследований 47
2.2 Характеристика объектов исследования 47
2.3 Методы исследований 50
Глава 3. Скрининг качества свинины в процессе производства и переработки 57
3.1 Дифференциация свинины, поступающей на переработку, в зависимости от характера течения автолиза 57
3.2 Скрининг аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по генам RYR1 и PRKAG3
3.2.1 Характеристика аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по гену RYR1 63
3.2.2 Характеристика аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по гену PRKAG3 75
Глава 4. Разработка режимов LT-LT тепловой обработки для производства вареных продуктов из NOR и PSE свинины 79
4.1 Обоснование оптимальных температур в центре продукта 79
4.1.1 Влияния температуры на степень денатурации и электрофо ретический профиль белков 80
4.1.2 Влияние температуры на потери массы и эссенциальных нутриентов 93
4.2 Разработка режимов LT-LT тепловой обработки для производства вареных продуктов из NOR и PSE-свинины 103
4.3 Описание технологии производства вареного продукта из свинины «Рулет ростовский» с применением LT-LT тепловой обработ ки 107
Глава 5. Исследование качественных характеристик продукции, полученной по опытным режимам LT-LT тепловой обработки 110
5.1 Влияние режимов LT-LT тепловой обработки на показатели пищевой и биологической ценности вареных продуктов из свинины 110
5.2 Изучение физико-химических и технологических показателей вареных продуктов из свинины, термообработанных по опытным
LT-LT режимам 123
5.3 Влияние режимов LT-LT тепловой обработки на микроструктуру и структурно-механические свойства вареных продуктов из свинины 128
5.4 Оценка показателей безопасности вареных продуктов из свинины, термообработанных по опытным LT-LT режимам 133
5.5 Влияние режимов LT-LT тепловой обработки на органолепти-ческие показатели вареных продуктов из свинины 136
5.6 Определение хранимоспособности вареных продуктов из свинины, термообработанных по опытным LT-LT режимам 139
Глава 6. Расчет экономической эффективности использования разработанного LT-LT режима при производстве вареных продуктов из свинины со свойствами NOR и PSE 146
Выводы 158
Рекомендации производству 159
Список сокращений и условных обозначений 160
Список литературы
- Свинина с различным характером автолиза: классификация, механизм образования, способы переработки
- Характеристика объектов исследования
- Характеристика аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по гену RYR1
- Влияние температуры на потери массы и эссенциальных нутриентов
Введение к работе
Актуальность работы. От способов и режимов тепловой обработки в значительной степени зависят показатели качества и технико-экономические характеристики мясопродуктов, что имеет особое значение в условиях широкого распространения на отечественном рынке свинины, относящейся к различным группам качества, классифицируемым KaKPSEnNOR
Исследованиями Fujii J. и соавт. (1991), Otsu К. и соавт. (1991, 1992), Milan D. и соавт. (2000), Рыжовой Н. В. (2003), Черекаевой Е. А. (2007) Зиновьевой Н. А. и соавт. (2008, 2010, 2012) установлено, что появление свинины с признаками PSE тесно сопряжено с рецессивными мутациями в генах RYR1 (ген рианодин рецепторного белка) и PRKAG3 (ген гамма-субъединицы протеинкиназы А). В связи с этим, актуальными являются вопросы идентификации животных-носителей нежелательных генотипов по генам RYR1 и PRKAG3, дифференциации сырья по группам качества в зависимости от характера течения автолиза и разработки новых технологий за счет применения наиболее рациональных способов и режимов для тепловой обработки мясопродуктов из сырья с различным характером течения автолиза
В настоящее время за рубежом на мясоперерабатывающих предприятиях и в ресторанном бизнесе все большее применение находит длительная тепловая обработка при низких температурах {«low temperature - long time» — LT-LT). Данный вид тепловой обработки способствует повышению сочности и нежности готового продукта, а также меньшим потерям массы в процессе тепловой обработки и повышению выхода (Christensen L., 2012). Впервые положительное влияние LT-LT обработки на качественные показатели готового продукта было изучено Cover S. (1937) на примере производства жаркого из говядины. Дальнейшие исследования, проведенные Bramblett V. D. и соавт. (1959), Machlik S. М. и Draudt Н. N. (1963), Laakkonen Е. и соавт. (1970), Bouton Р. Е. и соавт. (1975), Bowers J. А. (1987), Vaudagna S. R и соавт. (2002), Mortensen L. M. и соавт. (2015), подтвердили благоприятное влияние длительного воздействия низких положительных температур на биологическую ценность, консистенцию, органолешические показатели и выхода готового продукта
Однако данные работы были сосредоточены исключительно на говядине. Исследования, направленные на изучение влияния LT-LT обработки свинины, проведенные Родионовой Н. С. и соавт. (2013), Christensen L. и соавт. (2010, 2011, 2012), Salasevicien А. и соавт. (2014), не затрагивают вопросов применения LT-LT тепловой обработки для производства вареных продуктов из свинины с разным характером течения автолиза.
В этой связи представляется актуальным изучение влияния режимов LT-LT обработки на формирование показателей пищевой и биологической ценности, физико-химических, технологических, структурно-механических и органолептиче-ских свойств цельнокусковых вареных продуктов из NOR и PSE-свинины и определить оптимальные условия для их производства.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изучение влияния режимов длительной низкотемпературной тепловой обработки на формирование качественных характеристик цельнокусковых вареных продуктов изготовленных из свинины со свойствами NOR и PSE и выбор наиболее оптимального.
Основные задачи исследования:
-
провести дифференциацию свинины, поступающей на переработку в Орловской области, в зависимости от характера течения автолиза;
-
провести скрининг аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по генам RYR1 и PRKAG3, ассоциированным с появлением сырья с признаками PSE;
-
исследовать влияние температуры в центре продукта на динамику изменения белкового комплекса, потерю массы и эссенциальных нутриентов в вареных продуктах из свинины на примере «Рулета ростовского» из NOR и PSE-свинины;
-
изучить показатели микробиологической безопасности, пищевой и биологической ценности, физико-химические, технологические, структурно-механические и органолептические характеристики вареных продуктов на примере «Рулета ростовского» из NOR и PSE-свинины в зависимости от параметров LT-LT режима обработки и выбрать оптимальный, обеспечивающий стабильно высокое качество готового продукта;
-
рассчитать экономическую эффективность от применения оптимального режима LT-LT обработки для производства вареных продуктов «Рулет ростовский» из NOR и PSE-свинины.
Основные положения, выносимые на защиту:
Влияние сезонности, породной принадлежности и страны происхождения животного на количество свинины с признаками PSE и DFD.
Популяционно-зависимый характер распределения генотипов локуса RYR1 у свиней пород: крупная белая, йоркшир, ландрас, дюрок и гибридов йоркшир х ландрас, ландрас х йоркшир х дюрок различного происхождения.
Экспериментальное обоснование длительного низкотемпературного режима тепловой обработки вареных продуктов из NOR и PSE-свинины.
Научная новизна работы. Впервые в Орловской области проведен широкомасштабный скрининг распределение частот встречаемости аллелей и генотипов по генам RYR1 и PRKAG3 в популяциях свиней следующих пород: крупная белая, йоркшир, ландрас, дюрок и гибридов йоркширхландрас, ландрасхйоркширхдюрок различного происхождения, локализированных в хозяйствах региона.
Впервые установлено влияние температуры в центре цельнокусковых вареных продуктов из NOR и PSE-свинины, на примере «Рулета ростовского», на изменение степени денатурации и электрофоретического профиля белков, потери массы и эссенциальных нутриентов.
Впервые изучены качественные и количественные показатели пищевой и биологической ценности, физико-химические, структурно-механические, органо-лептические и микробиологические характеристики цельнокусковых вареных продуктов из NOR и PSE-свинины, на примере «Рулета ростовского», в зависимости от характера воздействия длительного нижотемпературногорежиштешоюй обработки
Экспериментально обоснована целесообразность использования длительной низкотемпературной тепловой обработки для производства вареных продуктов из NOR и PSE-свинины, на примере «Рулета ростовского».
Практическая значимость работы. Предложен оптимальный длительный низкотемпературный режим тепловой обработки заключающийся в предварительном вакуумировании продукта в термоусадочную полимерную упаковку, прогреве продукта и последующей его экспозиции при 58 С в центре в течение 390 минут (патент №2570322). Предложенный режим позволят производить цельнокусковые вареные продукты из PSE-свинины по качественным и технологическим характеристиками превосходящие продукцию из свинины группы NOR.
Предложенный режим термообработки позволяет увеличить экономическую эффективность производства вареных продуктов из NOR-свинины на 8,84 тыс. руб. на 1 тонну и на 15,36 тыс. руб. на 1 тонну при производстве вареных продуктов из PSE-свинины (в ценах на II полугодие 2015 года).
Разработанный длительный низкотемпературный режим тепловой обработки прошел опытно-промышленную апробацию на мясокомбинате «Ливенский» ОАО «Агрофирма «Ливенское мясо» Орловской области.
Расширены статистические данные об объемах свинины с различным характером автолиза, поступающей на переработку в конкретных регионах страны, на примере мягакомбината<Шившский>>ОАО<<Атрофирмьі Ливенское мясо» Орловской области
Результаты генотипирования по локусам RYR1 и PRKAG3 используются в ООО «Озерский свинокомплекс» (Тульская область) и на комплексе по производству свинины ОАО «Агрофирма «Ливенское мясо» (Орловская область) при разработке селекционно-генетических программ совершенствования стад, направленных на повышение стрессоустойчивости и качество мяса.
Апробация работы. Разработки и результаты диссертационной работы представлены на 7 всероссийских и международных конкурсах, где удостоены дипломов лауреата, среди которых сертификат «Победитель» XII Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи (Москва, 2012) и премия по поддержке талашлиюймолодеживрамкахприориіешогонащональногоіроекга«0
Основные положения и результаты научно-исследовательской работы были представлены и обсуждены на международных и всероссийских научных и научно-практических конференциях: «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (Воронеж, 2011); «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования
в области химии сельскохозяйственному производству» (Орел, 2012); «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях» (Волгоград, 2012); «Кузбасс: образование, наука, инновации» (Кемерово, 2012); «Мясная промышленность — приоритеты развития и функционирования» (Москва, 2012); «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Пенза, 2012); «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2012); «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2012); «Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии» (Москва, 2013); «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013); «Научный вклад молодых ученых в развитие пищевой и перерабатывающей промышленности АПК» (Москва, 2013); «Hygiena а technologie potravin» (Чехия, Брно, 2014).
Личное участие соискателя. Диссертационная работа выполнена соискателем лично, включая анализ технической литературы по теме диссертации, подбор экспериментальных методик проведения исследований, анализ и обобщение полученных результатов, формулировку выводов. При участии соискателя проведена опытно-промышленная апробация предложенного режима LT-LT обработки при производстве вареных продуктов из NOR и PSE-свинины на мясокомбинате «Ли-венский» ОАО «Агрофирмы «Ливенское мясо». Соавторство по отдельным этапам работы отражено в списке публикаций.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 23 научные статьи, втом числе 9 —вжурналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено 2 патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, включающих обзор литературы, методы исследований, экспериментальную часть (4 главы), выводы и список литературы, включающий 180 отечественных и 111 зарубежных источника информации, 15 приложений. Работа изложена на 218 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц и 41 рисунок.
Свинина с различным характером автолиза: классификация, механизм образования, способы переработки
Специалисты Университета Пердью (США) Machlik S. M. и Draudt H. N. (1963) провели эксперимент, заключающийся в ступенчатом нагреве от 50C до 90C с шагом 1C модельных продуктов из говядины в течение 5 часов с целью изучения влияния температуры на величину напряжения среза. В ходе проведенного исследования установлено, что снижение величины напряжения среза на 48% наблюдается при нагреве в течение 11 минут при 58C. Минимальные значения напряжения среза были получены в диапазоне 60 – 64C после нагревания в течение 30-40 мин [240].
Laakkonen E. и соавт. (1970) изучили влияние LT–LT нагрева говяжьих длиннейшей, полусухожильной и прямой бедерной мышц на динамику изменения величины термопотерь, напряжения среза, водородного показателя. Установлено, что потери массы продукта увеличивались линейно и достигали 10% после 4 часов обработки при температуре в центре 52C, 15% после 5 часов обработки при температуре в центре 57C и 20% после 6 часов обработки при температуре в центре 60C. Значения рН в процессе нагрева постепенно увеличивается с 5,6 до 5,8. Значительное снижение показателя напряжения среза было зафиксировано после пятичасовой тепловой обработки при 57C и в дальнейшем оно остается неизменным. Полученные данные позволили ученым Корнелльского университета (США) утверждать, что температура в центре продукта в процессе LT–LT обработки имеет ключевое влияние на показатели нежности готового продукта и величину потерь в процессе тепловой обработки [234].
Bouton P. E. и соавт. (1972) изучили влияние низкотемпературного нагрева при 50C и 60C продолжительностью от 2 до 16 часов на структурно-механические характеристики говядины, полученной от бычков в возрасте 5, 18 и 36 месяцев. С целью получения продуктов из говядины, характеризующихся высокой сочностью, нежностью, упругой и не крошливой конси 17 стенцией, авторы предлагают проводить термообработку мяса, полученного от животных в возрасте от 36 месяцев в течение 8-16часов [186].
Ученые Канзасского университета (США) под руководством Bowers J. A. (1987) при исследовании нагрева говяжьей длиннейшей мышцы спины до температуры от 55C до 85C установили, что значительное увеличение потерь массы продукта в процессе тепловой обработки наблюдается в интервале от 75C до 80C, что, по мнению авторов, связано с денатурационными изменениями белков [187].
Grigion G. M. и соавт. (2002) выявила целесообразность использования газоанализатора типа «электронный нос» Aroma ScanTM A32 для инструментального обоснования параметров LT–LT тепловой обработки продуктов из говядины [212].
Специалисты Университета Колорадо (США) в своем научном обзоре наглядно представили влияние температуры в центре на цветовые характери стики готового продукта, термообработанного по LT–LT технологии (рисунок 1.2).
Продукты, термообработанные при температуре от 50C до 60C, ха рактеризуются более ярким розово-красным цветом в сравнении с продуктами, термообработанными при температуре от 61C до 67C. Продукты, тер-мообработанные при температуре от 69C до 72C, имели серый цвет разной интенсивности. Такие изменения цветовых характеристик связаны с тепловой денатурацией и коагуляцией гемовых белков [182]. Vaudagna S. R. и соавт. (2002) предложили и исследовали десять режимов LT–LT тепловой обработки говядины, отличающихся величиной тепловой нагрузки на продукт и продолжительностью ее воздействия. Было установлено, что оптимальным режимом, обеспечивающим сохранение минералов и витаминов, минимальные потери массы в процессе тепловой обработки, высокие структурно-механические и органолептические характеристики является тепловая обработка по LT–LT технологии в течение 390 минут при 55C [284].
Mortensen L. M. и соавт. (2012) провели органолептический профильно-дескриптный анализ продуктов из говядины, термообработанных при 3, 6, 9 и 12 часов при 56C, 58C и 60C. В ходе исследования авторы выявили две независящие друг от друга группы дескрипторов. Первая группа включает двенадцать дескрипторов, в том числе сочность, и зависит от увеличения или уменьшения температуры тепловой обработки и продолжительности процесса. Вторая группа состоит из шести дескрипторов, в том числе, нежности; их интенсивность возрастает с температурой, но со временем уменьшается или уменьшается с ростом температуры, но возрастает со временем. На основании этого авторы пришли к выводу, что сенсорные свойства продуктов из говядины, соответствующие дескрипторам в этих двух группах не могут быть достигнуты одновременно, это необходимо учитывать при выборе LT-LT режима тепловой обработки с целью достижения оптимального компромисса органолептических показателей [255].
Впоследствии Mortensen L. M. и соавт. (2015) с помощью Обобщенного мультипликативного анализа дисперсии (GEneralised Multiplicative ANalysis of VAriance – GEMANOVA) установили, что ранее найденные восемнадцать дескрипторов целесообразно разделить не на две, а на три группы: А группа – вкусо-ароматические дескрипторы, В группа – текстурные дескрипторы и С группа – цветовые дескрипторы, и именно их использовать для разработки LT-LT режима тепловой обработки продуктов из говядины [256].
Характеристика объектов исследования
Далее рассмотрим влияние теплоиндуцированных изменений белков мяса на качественные характеристики готового продукта.
Наиболее важным изменением, вызываемым денатурацией миофиб-риллярных белков, по мнению Offer G. и соавт. (1992), является поперечная и продольная усадка миофибрилл и мышечных волокон в целом, поскольку эти изменения напрямую влияют на влагоудерживающую способность и структурно-механические характеристики готового продукта [261].
Особую роль в процессе тепловой усадки волокон играют структурные изменения миозина и коллагена. Поскольку под действием нагрева волнообразные формы протомиозинов переходят в округлые и упорядоченные [215], а также происходит сваривание коллагена эндомизия и перемизия [282].
Поперечная усадка относительно оси миофибрилл происходит в температурном диапазоне 40-60C и приводит к увеличению расстояния между мышечными волокнами и эндомизием [282]. Однако, Davey C. L. и Gilbert K. V. (1974) при исследовании шейной части трапециевидной мышцы КРС не нашли никаких изменений площади поперечного сечения мышечного волокна [202], в то время как Bendall J. R. и Restall D. J. (1983) при исследовании большой поясничной мышцы КРС установили, что поперечная усадка мио-фибрилл и мышечного волокна в целом начинается при температуре 40C [184]. Tornberg E. (2005) подтвердил, что поперечная усадка миофибрилл начинается при 35-40C и затем увеличивается пропорционально увеличению температуры тепловой обработки, а усадка соединительной ткани начинается при 60C, причем интенсивность этого процесса существенно возрастает при 65C [282].
Анализ данных литературы показывает, что не существует единого мнения о температурном диапазоне продольной усадки миофибрилл и мышечных волокон. Так, Offer G. (1984) и Bendall J. R. и Restall D. J. (1983) отмечают, что миофибриллы не сокращаются при нагреве до температуры 60C [261, 184]. В то же время Hermansson A. M. и соавт. (1988) сообщают, что сокращение саркомера и миофибрилл начинается в температурном диапазоне от 40С до 50С [218]. При температуре 60-70С мышечные волокна и соединительнотканные оболочки сокращаются в продольном направлении, причем степень усадки растет с увеличением тепловой нагрузки на продукт. Это, по мнению Tornberg E. (2005), основано на том, что внутримышечный коллаген, главным образом тонкие коллагеновые волокна эндомизия и перемизия, сжимаются в продольном направлении при 64C [282].
Одним из важнейших изменений, происходящих в процессе тепловой обработки, является изменение водоудерживающей способности мяса и мясопродуктов.
Большинство исследователей считает, что снижение водоудерживаю-щей способности и потери влаги в процессе нагревания мяса связаны с денатурацией и изменением конформационной структуры белка. Так, исследования Большакова А. С. и соавт. (1968) показали, что в процессе тепловой обработки происходит коагуляция и образование белковых агрегатов, которые с увеличением тепловой нагрузки на продукт сжимаются, что приводит к снижению содержания влаги, связанной белками на 20%, и способствует уплотнению структуры мяса [12].
Offer G. и соавт. (1992) считают, что усадка миофибрилл в процессе тепловой обработки имеет ключевое влияние на влагоудерживающую способность мяса, поскольку упорядочивание протомиозинов и уплотнение структур мышечного волокна ведет к выделению влаги [261].
Изменение водоудерживающей способности в процессе тепловой обработки, по мнению Большакова А. С. и соавт. (1968), Хлебникова В. И. и со-авт. (1983), тесно связано с изменением величины рН в сторону нейтральной реакции. Так, в процессе тепловой обработки уменьшается количество кислотных и основных групп белков, что влияет на величину рН и, как следствие, вызывает смещение изоэлектрической точки мышечных белков, что и ведет к снижению водоудерживающей способности [12, 164]. Hamm R. и со-авт. (1978) сообщают, что сдвиг значения рН зависит от интенсивности и продолжительности теплового воздействия. Исследования, проведенные Hamm R. и соавт. (1978), показали, что при температуре 50C изменение рН начинается через 30 минут, а при температуре 70C – через 10 минут [215].
Специалисты редакции журнала «Все о мясе» приводят данные о том, что белковая макромолекула в мясе всегда находится в окружении воды, по отношению к ней растворы неполярных веществ являются структурообразо-вателями. Наличие неполярного углерода в воде способствует возникновению гидрофобного взаимодействия, на основании чего можно считать, что вода в значительной степени определяет конформацию макромолекул. Однако это свойство воды обусловлено непосредственной структурой, которая, в свою очередь, может изменяться под воздействием различных факторов, в частности температуры. Известно, что при 15C, 30C, 45C, и 60C в воде происходят качественные структурные переходы. Отделение влаги в процессе тепловой обработки начинается при 35C, наиболее интенсивно этот процесс начинается в диапазоне 45-50C. Это объясняется изменением, с одной стороны, структуры воды при указанных выше температурах, с другой – конформацией белковой макромолекулы, которая обусловлена комплексом внутри- и межмолекулярных водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Поскольку нагревание сопровождается разрушением структуры воды, действующие между протофибрилами вторичные силы Ван-дер-Ваальса стягивают молекулу белка в более компактную форму, то есть происходит полимеризация дискретных белков и увеличение их молекулярной массы. При этом с повышением температуры контакт воды с углеводородом приводит к энергетически менее выгодной замене взаимодействия «вода-вода» взаимодействием «углерод-вода», структура белка уплотняется, что вызывает значительное выделение влаги в виде бульона [50].
Характеристика аллелофонда популяций свиней Орловской и Тульской областей по гену RYR1
Исследованиями Fujii J. и соавт. (1991), Otsu К. и соавт. (1991, 1992), Зиновьевой Н. А. и соавт. (2008, 2010, 2012), Черекаевой Е. А. (2007), Рыжовой Н. В. (2001) установлено, что специфика аномальных биохимических процессов, протекающих в свинине и приводящих к появлению мяса с признаками PSE и DFD, тесно сопряжена с развитием стрессового синдрома (Porcini Stress Syndrome – PSS) [45, 46, 47, 135, 166, 208, 263, 264].
Главный ген, влияющий на предрасположенность свиней к стрессу, ген рианодин-рецепторного белка, локализован на шестой хромосоме (6-PGD) и обозначается как HAL, CRC или RYR1 [166].
Животные, имеющие по гену RYR1 генотип NN, являются устойчивыми к стрессам, генотип nn – стрессочувствительными, гетерозиготы с генотипом Nn являются носителем гена стрессочувствительности [208].
В свиноводстве актуальной является проблема ранней диагностики стрессочувствительности по признаку генетической устойчивости к стрессам [45]. Высокая доля сырья с признаками PSE, поступающего на переработку в Орловской области, свидетельствует о необходимости проведения скрининга аллелофонда популяций основных пород свиней, разводимых в ведущих животноводческих хозяйствах региона и регионов-поставщиков по гену RYR1.
Методом ПЦР-ПДРФ нами получен специфический фрагмент гена RYR1, представляющий собой нормальные доминантные аллели либо аллели, в которых возможна искомая рецессивная мутация (рисунок 3.5).
Фрагменты, полученные при ПЦР-ПДРФ анализе полиморфизма гена RYR1, соответствуют описанным Kamiсski S. и соавт. (2002) и Крюковым В. И. и соавт. (2011). После рестрикции продуктов амплификации эндонукле-азой HindI (Сибэнзим, Россия) на гель-электрофореграмме в рестриктах визуализированы две полосы длиной 149 и 123 пар нуклеотидов (п.н.). Это свидетельствует о том, что фермент расщепляет фрагмент гена на две части, что соответствует генотипу NN, не несущему генетический груз мутации. При наличии мутации, вызывающей синдром злокачественной гипертермии, эндонуклеаза не «режет» выделенный фрагмент в 272 п.н. Такой фрагмент также был обнаружен в нескольких рестриктах. Следовательно, среди исследуемых животных присутствуют особи с гомозиготным, по рецессивному признаку предрасположенности к стрессочувствительности, генотипом. Генотип, в котором присутствует как нормальный аллель, имеющий сайт узнавания рестриктазы HindI в позиции 1843, так и аллель с мутацией, не рас 65 щепляющейся эндонуклеазой, также присутствует среди исследуемых животных.
Скрининг аллелофонда десяти популяций свиней пород крупная белая и йоркшир, используемых в промышленном производстве свинины в Орловской и Тульской областях, показал существенную вариабельность частот встречаемости аллелей и генотипов по гену RYR1 (таблица 3.1).
Высокая устойчивость к стрессам является одним из положительных качеств свиней крупной белой породы [167]. Анализ данных таблицы 3.1, показал, что в одной из исследованных популяций свиней породы крупная белая (КБ-6) обнаружен рецессивный гомозиготный генотип nn с частотой встречаемости 4,0%. Животные с этим генотипом чувствительны к стрессам. Это может привести к повышенной смертности животных при выращивании и к появлению сырья с признаками PSE и DFD после убоя. Среди остальных исследованных популяций свиней породы крупная белая животные с генотипом nn не обнаружены, это может быть связано с начальным этапом прояв 66 ления данной мутации в исследуемых популяциях и гибелью этих животных в эмбриональный и ранний постэмбриональный период.
Стрессоустойчивые носители дефектного гена с генотипом Nn выявлены во всех исследованных популяциях свиней породы крупная белая, кроме популяции КБ-4. При этом в популяциях свиней отечественной селекции КБ-1, КБ-3, КБ-6 частота встречаемости животных-носителей дефектного аллеля – составляет 18,8%, 11,1%, 12,0% соответственно, что выше, чем в популяциях КБ-2 и КБ-5 у животных канадской и французской селекции – 4,2% и 8,3% соответственно. В популяции КБ-4 все свиньи ирландской селекции имели стрессоустойчивый генотип NN. Отсутствие рецессивных гомозигот и гетерозиготных носителей может быть следствием небольшой по объму выборочной совокупности проанализированных животных либо хорошо реализованным генетическим скринингом в ирландских свиноводческих хозяйствах, откуда эти животные были экспортированы.
В целом, по исследованным популяциям свиней породы крупная белая генетический груз мутации, вызывающий стресс-синдром, невелик. Частота встречаемости дефектного аллеля n составляет – 0,059, а нормального аллеля N – 0,941. Сходные данные по породе крупная белая получены Фролкиным Д. А. (2000), Марзановым Н. С. и соавт. (2001) при исследовании свиней пород крупная белая в хозяйствах Тульской, Самарской и Московской областях [104, 161]. Рыжова Н. В. (2001, 2003) установила, что частота встречаемости дефектного аллеля у свиней породы крупная белая в Чувашской республике составляет 0,012. В хозяйствах Ивановской области она колеблется от 0,033 до 0,059 [134, 135]. Гатчинкова Т. Б. и соавт. (2012) выявили, что у свиней крупной белой породы, разводимой в племенных хозяйствах республики Удмуртия, частота мутантного аллеля составила от 0,010 до 0,020 [18].
Таким образом, величина частоты встречаемости аллеля, несущего генетический груз мутации, у свиней породы крупная белая в различных регионах страны имеет существенную вариабельность, что по всей видимости связано с различными селекционными стратегиями, а также недостаточно развитой системой генетического мониторинга в свиноводческих предприятиях.
Исследование четырех популяций свиней породы йоркшир, разводимых в Орловской и Тульской областях, показало, что из 181 особи случайной выборки 88,9% имеют гомозиготный доминантный генотип, 8,8% – гетерозиготный генотип и 2,2% гомозиготный рецессивный генотип (таблицар3.1).
Животные с генотипом nn обнаружены в двух популяциях Й-1 и Й-3 от животных отечественной и белорусской селекции, с частотой встречаемости 4,1% и 5,9% соответственно. В популяциях свиней Й-2 и Й-4, доставленных из нуклеуса компании International Genetics Ltd. (Канада) и нуклеуса компании Cooperl Arc Atlantique (Франция), рецессивный гомозиготный генотип обнаружен не был.
Животные-скрытые носители мутантного аллеля – выявлены во всех исследованных популяциях. При этом частота встречаемости генотипа Nn варьирует от 5,2% у животных канадской селекции (Й-2) до 14,3% у свиней отечественной селекции (Й-2) и в среднем по породе составляет 8,8%.
Частота аллелей N и n в целом по исследованным популяциям свиней породы йоркшир составила 0,934 и 0,066 соответственно. Частота встречаемости мутантного аллеля n у свиней породы йоркшир, разводимых в Орловской и Тульской областях, на 11,9% выше, чем у свиней породы крупная белая. Епишко Т. И. и соавт. (2008) в ходе скрининга гена RYR1 у свиней породы йоркшир, разводимых в Беларуси, выявили достаточно высокий уровень частоты встречаемости рецессивного аллеля n – 0,17 [30]. Гатчинкова Т. Б. и Калашникова Л. А. (2012) установили отсутствие мутантного аллеля у свиней породы йоркшир, разводимых в республике Удмуртия [18]. В ходе широкомасштабных исследований по контролю и элиминации рецессивных наследственных аномалий у сельскохозяйственных животных, проведенных специалистами ВИЖа, установлено наличие мутантного аллеля RYR1 во всех основных породах свиней, используемых в промышленном производстве свинины, в том числе и у породы йоркшир, до 1,97 % [46].
Влияние температуры на потери массы и эссенциальных нутриентов
Изменение содержания витаминов свидетельствует о стабильной тенденции к их уменьшению в процессе экспериментальной варки. Причем, это характерно как для модельных продуктов, изготовленных из свинины группы NOR, так и для продуктов из PSE-свинины.
При достижении в центре модельных продуктов температуры 55С содержание ниацина составляет 2,34 мг/100г и 2,29 мг/100г в изделиях из NOR-и PSE-свинины соответственно, что меньше на 6,4% и 8,4% от исходной концентрации ниацина. Возрастание температуры в центре модельного продукта до 60С сопровождается резким возрастанием потерь ниацина до 15,6% и 17,6% соответственно для продуктов из NOR и PSE-свинины. Содержание ниацина в модельном продукте, доведенном до состояния кулинарной готовности, составляет 2,0 мг/100г и 1,92 мг/100г в продуктах, изготовленных из NOR- и PSE-свинины соответственно, что меньше на 20,0% и 23,2% от исходного содержания ниацина.
Полученные нами данные о влиянии температуры в центре продукта на потери ниацина согласуются с результатами McIntire J. M. и соавт. (1943), Скурихина И. М. и Нечаева А. П. (1991) установившими, что в зависимости от условий и способов тепловой обработки допустимые потери ниацина находятся в пределах 10% – 35% [142, 248].
Исследованиями Lushbough C. H. и соавт. (1959), Lombardi-Boccia G. и соавт. (1995), Williams P. G. (1996), Роговым И. А. и соавт. (2007), Крыловой В. Б. и соавт. (2012) установлено, что наименьшей устойчивостью к действию тепла обладают тиамин и рибофлавин. Допустимые потери тиамина составляют 30% – 60%, а рибофлавина – 15% – 45% [63, 131, 238, 239, 288].
Аналогичная зависимость была установлена и в ходе наших исследований. Потери тиамина в модельном продукте из свинины группы NOR, доведенном до состояния кулинарной готовности, составляют 44,7%, в модельном продукте из PSE-свинины – 52,2%. Потери рибофлавина в готовом продукте составляют 40,1% и 45,6% соответственно в изделиях, изготовленных из NOR и PSE-свинины.
На начальных этапах экспериментальной варки величина термопотерь этих витаминов ниже. Потери тиамина при 50С в центре модельных продуктов составляют – 9,6% и 17,4%, при 55С – 13,8% и 21,7%, при 60С – 34,0% и 39,1% соответственно для модельных продуктов из NOR и PSE-свинины. Потери рибофлавина при 50С в центре модельных продуктов составляют – 18,2% и 22,7%, при 55С – 22,7% и 27,3%, при 60С – 31,8% и 36,4% соответственно для модельных продуктов, изготовленных из NOR и PSE-свинины.
Таким образом, проведенные исследования показали, что после прогрева модельного продукта до температуры 50С – 55С наблюдаются минимальные потери витаминов группы В. Дальнейшее повешение температуры в центре продукта сопровождается ростом термопотерь ниацина, тиамина и рибофлавина.
Анализ и обобщение полученных результатов об изменении степени денатурации и электрофоретического профиля белков, потерь массы и эссен-циальных нутриентов модельными продуктами из NOR и PSE-свинины относительно прироста температуры в центре показал, что температурный интервал 50С – 60С является оптимальным диапазоном для минимизации потерь при варке, получения более сочного продукта с сохранением минеральных веществ и витаминов вне зависимости от качественной принадлежности исходного сырья.
Основными параметрами любого режима тепловой обработки мясопродуктов являются: температура в центре продукта, температура греющей среды и продолжительность процесса [13, 35, 118]. Следовательно, для разработки LT-LT режима тепловой обработки, используемого для производства вареных продуктов из NOR и PSE-свинины, необходимо обосновать каждый из этих параметров.
Установленный нами температурный интервал обеспечивает минимальные деструктивно-денатурационные изменения белков, минимальные потери массы продукта, витаминов и минералов, достаточно широк (50С -60С). Отмирание микроорганизмов начинается только при температурах выше 54С [57, 129]. В связи с вышесказанным были разработаны экспериментальные режимы, отличающиеся степенью жесткости теплового воздействия, с целью выбора наиболее оптимального из них: режим №1 - прогрев продукта и его экспозиция при 55С в центре; режим №2 - прогрев продукта и его экспозиция при 58С в центре; режим №3 - прогрев продукта и его экспозиция при 60С в центре. Ингибирующее воздействие тепловой обработки на микроорганизмы определяется не только уровнем температуры, но и продолжительностью теплового воздействия [129]. В соответствии с рекомендациями Marcotte M. и соавт. (2008) для обоснования времени продолжительности LT-LT тепловой обработки целесообразно использовать методику, предложенную Reichert J. E. и соавт. (1977, 1979, 1986, 1991) и Martin J. L. и соавт. (2001) [241], заключающуюся в расчете продолжительности тепловой обработки по величине пастеризационного эффекта, характеризующего степень гибели микроорганизмов в течение одной минуты воздействия определенной температуры [34, 245-247, 268-271], рассчитывается по формуле: /, (4-І) где, г - продолжительность тепловой обработки, мин; P - величина пастеризационного эффекта, ед. Для продуктов из свинины массой до 3 кг, диаметром до 90 мм величина P = 20,2 - 23,4 ед. [270];
Fexposition - величина пастеризационного эффекта в течении одной минуты воздействия температуры при которой осуществляется экспозиция продукта. Для температуры 55С величина Fexposition = 0,04, для температуры 58С величина Fexposition = 0,06, для температуры 60С величина Fexposition = 0,10 [129, 245, 246, 268, 269].