Цветовые характеристики

Цвет мяса - важный показатель как для производителей мясной продукции, так и для потребителей. По внешнему виду, цвету и запаху мяса покупатель определяет его качество и свежесть. На международном рынке цвет используется как индикатор качества мяса/

Известно, что цвет мяса обусловлен наличием комплекса произ­водных мышечного пигмента миоглобина и отчасти пигмента крови гемоглобина. В обескровленном мясе доля производных гемоглобина может составлять от 10 до 30% и более от общего содержания пигментов.

Миоглобин и гемоглобин относятся к сложным белкам, являясь комплексом гема и белковой части. Белковая часть миоглобина состоит из одной, а гемоглобина - из четырех полипептидных цепей, отсюда различия в молекулярной массе этих белков - 17 800 и 68 000 соответственно. Гем часть молекулы этих белков, способная связывать кисло род, представляет собой комплексное соединение протопорфина IX и железа. Железо в теме находится в центральном ядре и связано с четырьмя атомами азота пиррольных колец. Хотя оба пигмента во многом одинаковы, некоторые технологически важные реакции (например, автоокисление, реакции с нитритом, денатурация белковой части) идут у них с различной скоростью. Высококомплексная резонансная структура, центрированная около атома железа, определяет высокую реактивность гема в окислительно-восстановительных процессах, столь необходимых при выполнении физиологических функций переносчика кислорода в организме.

В то же время высокая реактивность гемовых белков обусловливает и технологические трудности, которые связаны с обеспечением стабильности цвета.

Известно, что в свежем мясе в присутствии кислорода пигменты представлены динамическим циклом трех форм, постоянно переходящих друг в друга: темно-красным миоглобином (М_б), ярко-красным оксимиоглобином (М_б0₂) и коричневым окисленным метмиоглобином (ММ_б).

Указанный цикл может быть представлен следующей схемой:

Под воздействием воздуха пурпурный М_б соединяется с кислородом и формирует ярко-красный М_бО₂, который, как считают, указывает на свежесть и имеет привлекательный вид. Со временем контакт М_б с кислородом приводит к формированию окисленной формы ММ_б, придающей мясу темный, бурый оттенок и непривлекательный цвет. Различное соотношение указанных форм миоглобина обусловливает оттенки цвета мяса. Образование желательного естественного красного цвета зависит от образования М₆0₂, который, в свою очередь, связан с глубиной проникновения кислорода в мышечную ткань и продолжительностью хранения мяса на воздухе. Причем существует определенная зависимость между образованием ММ_б и цветом мяса. При содержании ММ_б до 30% от общего количества М₆ цвет мяса светло-красный, 30-50% - красный, 50-60% - коричневато-красный, 60—70% -красновато-коричневый, более 70% - коричневый.

Процессы окисления М_б в мясе тесно связаны с парциальным давлением кислорода. При этом показано, что если парциальное давление кислорода высокое, равновесие сдвинуто влево - преобладает М₆0₂, если же парциальное давление низкое - вправо с образованием М₆. Так, образование ММ₆ достигает максимума при давлении кислорода около 4 мм. В сыром мясе парциальное давление кислорода зависит от глубины его проникновения. Поэтому более продолжительное хранение мяса на воздухе увеличивает глубину проникновения кисло­рода и способствует большему образованию М₆О₂.

Превращение одной формы М_б в другую носит окислительно-восстановительный характер. Так, переход М_б в ММ_б может быть представлен схемой:

Согласно этому механизму реакции при окислении миоглобина F"⁺ переходит в Fe³⁺ и образуется пероксид ММ_б в форме иона, который, поглощая ион FF, очень быстро распадается. Образующийся гидроперекисный радикал НОг⁺ является сильным окислителем и может быть прооксидантом различных компонентов мяса, например SH-групп белка.

Для образования гидропероксида ММ₆ из пероксида М_б необходимы ионы I-F, что объясняет снижение стабильности цвета мяса с низким значением рН.

С технологической точки зрения очень важно учитывать то, что при низком парциальном давлении кислорода не только преобладает диссоциация его из гемового комплекса, но и восстановленный пигмент (М_б) подвергается окислению кислородом или другими окислителями, присутствующими в системе. Таким образом, низкое парциальное давление кислорода является мощным ускорителем процессов окисления. Будет ли при этом наблюдаться правый сдвиг в цикле с образованием ММ₆, зависит также от наличия в мясе восстановителей или окислителей.

На соотношение форм пигмента в мясе влияют также рН, влагоемкость белков и некоторые другие факторы.

Известно, что до падения рН ниже 6,0 в мясе, как правило, в норме не преобладает М_б0₂; оно имеет темно-красный цвет благодаря присутствию восстановленного М_б. Любой технологический прием, направленный на быстрое снижение рН, способствует образованию М_б0₂ и приобретению мышечной тканью ярко-красного цвета.

Цвет мяса и химические превращения Мб на его поверхности во многом обусловлены видом мышц животного и типом преобладающих в них волокон. Известны два типа мышечных волокон: белые и красные, различающиеся характером клеточного обмена. Установлено, что I содержание гликогена в белых мышцах, например в Long, dorsi, более высокое, чем в красных (Psoas major), что и обусловливает повышение после убоя показателя кислотности в белых мышцах. Это объясняется тем, что механизм, вызывающий быстрое падение рН, угнетает потребление кислорода митохондриями и одновременно создает условия для образования и стабилизации М_бО₂. В красных мышцах, содержащих большое количество ферментов, активно утилизирующих кислород при высоком показателе рН и стимулирующих клеточное дыхание после убоя животного, образуется лишь небольшое количество светло-красного М_б0₂.

Интенсивность цвета мяса определяется общей концентрацией пигментов, которая может варьировать в зависимости от вида скота, возраста животного, анатомического расположения, физиологической функции отдельных мышц, типа кормления. Так, более светлый цвет телятины обусловлен кормлением молодняка молоком или белковыми кормами с незначительным содержанием железа. При кормлении скота грубыми кормами (сено, зеленый фураж и др.), богатыми железом, в мышцах происходит образование большого количества М_б. Образование Мб в мышцах увеличивается также при большой физической нагрузке. Согласно литературным данным, содержание М_б в мышце Long, dorsi у свиней составляет 0,1%, ягнят - 0,25, взрослого крупного рогатого скота - 0,5, лошадей - 0,8, кита - 0,9%.

Вместе с тем по современным представлениям на сенсорное восприятие цвета мяса существенно влияет физико-химическая ситуация, складывающаяся в тканях и мышцах и определяющая также и состояние их поверхности. Мясо с большой влагоемкостью белков, закрытой структурой и сухой поверхностью (DFD) темнее, чем мясо с открытой структурой и влажной поверхностью (PSE). Таким образом, цвет мяса позволяет выявить такие отклонения в его качестве, как PSE- и DFD-свойства.

Важной проблемой отрасли является сохранение цвета мяса в процессе хранения и последующей переработки. После убоя и во время хранения на скорость накопления ММ_б на поверхности мяса воздействуют многочисленные факторы. Внутренние факторы - это величина рН, метаболический тип мышцы, вид животного, его порода, пол, рацион кормления и т.д. Внешние факторы - это температура, доступность кислорода, тип освещения, микробиальный рост на поверхности, способ и среда хранения (воздух, различные виды модифицированной атмосферы, вакуум) или сочетание многих факторов. Механизмы их действия до сих пор окончательно не установлены.

Доказано, что стабильность цвета говяжьих мышц существенно меняется при хранении в атмосфере с различным содержанием кислорода.

В научной литературе последних лет активно обсуждают биохимические основы цвета свежего мяса, механизмы, регулирующие стабильность цвета мяса вскоре после убоя или во время хранения. Обсуждается, что больше влияет на скорость изменения цвета: биохимические факторы (такие, как потребление кислорода и скорость самоокисления миоглобина) или ферментные системы, восстанавливающие мет-миоглобин (восстанавливающая способность). Анализируется взаимосвязь между окислением липидов и окислением миоглобина с выработкой реактивных разновидностей кислорода и их важность в регулировании интенсивности цвета.

Миоглобин, расположенный в мышце, обеспечивает резервный запас кислорода и облегчает его циркуляцию. Из всех гемсодержащих белков для цвета мяса наиболее важен миоглобин - мономерный шарообразный белок с молекулярной массой приблизительно 17 000, сформированный 140-160 радикалами аминокислот и гем-группой, расположенной в углублении молекулы. В хорошо обескровленной туше в миоглобине содержится 90-95% общего количества железа. Четыре пространственных оси атома железа в геме образуют связи с порфирином, а пятая - с соседним гистидином. Некоторые изменения наблюдаются в шести пространственных осях железа, содержащего гемы: в миоглобине оно пустое, в оксимиоглобине занято кислородом, а в метмиоглобине - водой. Окислительный статус и тип лиганда, сформировавшего связь с атомом железа, определяют цвет и реактивность миоглобина.

Известно, что стабильность цвета мяса зависит от типа мышцы. На примере говяжьих туш, полученных от животных различного воз­раста, пола и породы, показано, что мышцы Long, dorsi и Tensor fasciae latae - самые стабильные, Semimembranosus отличается промежуточной стабильностью, Gluteus medius, Psoas major, Supra-spinalis, Triceps brachu caput longum - менее стабильны, а мышцы Diaphragma medialis -нестабильные. Процентное содержание ММ_б в перечисленных мышцах изменялось от 25 до 50%. Яркий красный цвет свежего мяса зависит от глубины слоя М_б0₂, которую определяют по коэффициентам диффузии и потребления 0₂ и парциальному давлению на поверхности мяса. На воздухе и при низкой температуре в первые дни хранения глубина проникновения кислорода в мясо увеличивается вследствие снижения потребления кислорода митохондриями ткани и лучшей диффузии 0₂; эта реакция, называемая «цветение», происходит при упаковывании мяса в проницаемую для кислорода пленку.

Коэффициент диффузии снижается меньше, чем дыхательная активность, и ярко-красный слой М_б0₂ в начале хранения становится толще. На глубине нескольких миллиметров от поверхности расположена область, где парциальное давление кислорода находится в диапазоне, оптимальном для формирования слоя ММ_б. В мясе коэффициент постоянной первого порядка для окисления Мб показывает хорошо выраженное максимальное значение давления кислорода, равное 6 мм рт. ст. при О °С и 7,5 мм рт. ст. -7 °С. После продолжительного хранения ММ₆ становится виден на поверхности и мясо приобретает коричневый цвет. При хранении мяса в проницаемой для кислорода пленке возрастает потребность находящейся в логарифмической фазе роста патогенной флоры в кислороде, что может снизить его парциальное давление, делая формирование ММ_б более интенсивным и приводя к изменению цвета на коричневый.

Для оценки цвета и установления его соответствия принятым для определенных видов мяса и мясных продуктов характеристикам применяют органолептические и инструментальные методы.

Визуальные методы позволяют с той или иной мерой объективности оценить соответствие цвета традиционно сложившимся представлениям о нем для отдельных видов мяса и мясных изделий или сравнить между собой исследуемые образцы.

Возможно определение цвета мяса субъективным методом с помощью справочных цветных фотографий либо эталонов из пластмассы, окрашенной пигментами и точно воспроизводящей структуру поверхности мяса.

Наибольшим приближением к визуальной оценке цвета, но без присущей этому способу субъективности является измерение спектральных характеристик поверхности мяса в отраженном свете, определяемых с применением различных приборов и вариантов обработки полученных первичных измерений.

Весьма эффективным способом измерения окраски является оценка цвета на колориметрах различных типов, измеряющих определенные параметры спектров отражения с последующей обработкой данных и выдачей результатов в виде абсолютных цифровых данных.

В современной технике определение цвета исследуемого образца проводится по трем координатам X, Y, Z, соответствующим основным цветам: красному, зеленому и синему в различных сочетаниях - это так называемая «трехстимульная колориметрия». Существуют различные способы дальнейшей обработки цветовых координат для более полной характеристики цвета: МК0.1976, Hunter; Hunter Lab; СШ LAB; Cffi LUV; Me Adams.

В качестве средств измерения применяют приборы «Gardner», «Hunter Laboratory color difference mete», «Elrephomat DFC-5» и др. К несложным зарубежным приборам можно отнести фильтровые колориметры «Момколор» (Венгрия), «Минолта» (Япония), «Гарднер» (США), спектрофотометр «Спекорд-М-40». Для измерения яркости ок­раски эффективны приборы «Гефо» германской фирмы «Шютт» и «Хантерлаб» модели Д-25 ДЗМ фирмы «Хантер Ферфакс» (США), принцип работы которых основан на преобразовании отраженного от объекта света в электрический сигнал, фиксируемый микроамперметром.

Среди отечественных приборов заслуживают внимания спектроколориметры «Радуга», «Спектротон», «Пульсар», КЦ-3, которые позволяют рассчитать координаты цвета, соответствующие основным цветам - красному, зеленому, синему помеждународной системе МКО (С1E).

Отечественный компаратор цвета (КЦ-3) предназначен для измерения отношения координат цвета двух близких по окраске образцов в международной системе координат (абсолютная погрешность не превышает 0,01), трехфильтровый колориметр «Мультифотометр-8021» -для измерения белизны.

Информация, полученная практически на всех приборах, может быть в конечном итоге выражена в виде следующих значений: «Z» -интенсивность цвета (светлоты); «+а» - близость к красному; «-а» -близость к зеленому; «6» - близость к желтому; «-6» - близость к синему. Полученные показатели L, а, Ъ не имеют конкретных значений, зависят от типа прибора и могут быть использованы для сравнительного анализа. Для получения более точной информации рядом авторов была предложена последующая дополнительная обработка этих показателей. Для характеристики цвета свежего мяса используют рассчитанные на основе значений «а» и «6» следующие показатели: цветовой тон Н = а/b (большие значения этого показателя свидетельствуют о том, что цвет обусловлен присутствием М_б и М₆0₂, уменьшение показателя - результат окислительных процессов с образованием ММ_б), насыщенность цвета «Chroma» С = а² + b² (при этом большие значения показателя соответствуют меньшей насыщенности цвета); цветовой модуль характеризующий общее цветовое различие.

Широко распространен метод определения координат цвета продукта в цветовом пространстве. Цвет в этой системе характеризуется такими параметрами, как светлота (L), тон (Н), насыщенность (S):

Большую информативность обеспечивают съемки спектральных кривых отражения на регистрирующих спектрофотометрах. При этом ведется запись либо всего спектра в диапазоне длин волн видимого света от 400 до 750 нм, иногда с охватом и части ультрафиолетовой области, либо показателей коэффициентов отражения при определенных длинах волн, характерных для производных гемовых пигментов. Наиболее часто используют измерение в так называемых изобестных точках - при 525 нм, а также в областях спектра отдельных производных пигмента.

Следует отметить, что в настоящее время детально изучены спектры отражения свежего мяса, в которых известны области, характерные как для отдельных производных М₆, так и для изобестных точек. Это имеет большое значение для установления причин, вызывающих нарушения цвета мяса.