ΚΡΕΑΣ Ως κρέας θεωρούνται τα κομμάτια των σφαχτών ή και ολόκληρα τα σφαχτά ζώων ή πτηνών που προορίζονται για τη διατροφή των ανθρώπων. Οι μύες των σφαγμένων θηλαστικών, πουλερικών και ψαριών μετατρέπονται σε κρέας. Έτσι, ως κρέας θεωρούνται οι μύες των ζώων που χρησιμοποιούνται ως τροφή. Με τη στενή έννοια κρέας θεωρούνται οι μύες των ωφέλιμων ζώων της κτηνοτροφίας, όπως βόδι, χοίρος, πρόβατο. Το κρέας άγριων και εξημερωμένων ζώων έχει παίξει σημαντικό ρόλο στη διατροφή του ανθρώπου από την αρχαιότητα. Με την αυστηρή έννοια του όρου ως κρέας νοούνται οι σκελετικοί μύες των θερμόαιμων ζώων. Όμως, χρησιμοποιούνται και άλλα μέρη των ζώων, όπως λιπώδης ιστός, ορισμένα εσωτερικά όργανα και το αίμα. Από νομική άποψη ως κρέας νοούνται όλα τα μέρη των θερμόαιμων ζώων, σε νωπή ή επεξεργασμένη μορφή, τα οποία είναι κατάλληλα για κατανάλωση. Ως κρέας συχνά νοείται ο σκελετικός μυς που περιέχει λίγο-πολύ προσκολλημένο λίπος.
Πίνακας. Παγκόσμια παραγωγή κρέατος το 1999. Χιλιάδες τόννοι Βοδινό/Μοσχαρίσιο 55.867 Βουβαλίσιο 3.083 Πρόβειο/Αρνίσιο 7.474 Κατσικίσιο 3.821 Χοιρινό 88.430 Αλογίσιο 581 Πουλερικά 63.249 ΣΥΝΟΛΟ 225.945
Τα κύρια δομικά συστατικά του σώματος των ζώων είναι τα κύτταρα, που με τις μεσοκυττάριες ύλες σχηματίζουν τους ιστούς. Οι σπουδαιότεροι από τους ιστούς είναι ο μυϊκός, ο συνδετικός, ο επιθηλιακός, ο νευρικός και ο λιπαρός. Οι ιστοί σχηματίζουν τα όργανα που απαρτίζουν το σώμα του ζώου. Το κρέας αποτελείται κυρίως από το μυικό ιστό και σε μικρότερο ποσοστό από συνδετικό ιστό (που περιβάλλει τα μυικά κύτταρα) ή το λιπώδη ιστό, που είναι εξιδικευμένη μορφή συνδετικού ιστού. Ο μυικός ιστός αποτελείται από μεγάλο αριθμό μυών. Σχήμα μυός. 1επιμύιο, 2 μυική δέσμη, 3 μυική ίνα, 4 μυικά ινίδια.
Ο μυς (D= 100mm) περιβάλλεται από συνδετικό ιστό, που είναι ένα μεγάλο, εξωτερικό, παχύ στρώμα συνδετικού ιστού που καλείται επιμύιο. Οι μύες αποτελούνται από μυικές δέσμες, που επίσης περιβάλλονται από συνδετικό ιστό, που είναι ένα στρώμα λεπτού συνδετικού ιστού που καλείται περιμύιο. Οι μυικές δέσμες (D=1,0 mm) αποτελούνται από μυϊκές ίνες. Η μυϊκή ίνα είναι βασική μονάδα του μυός. Είναι ένα πολυπύρηνο κυλινδρικό κύτταρο, που περιβάλλεται από μία μεμβράνη το σαρκόλεμα. Το σαρκόλεμα αποτελείται από μία εσωτερική μεμβάνη πλάσματος, μία ενδιάμεση άμορφη μάζα και εξωτερικά από συνδετικό ιστό, το ενδομύιο. Η διάμετρος της μυϊκής ίνας είναι 0,001 mm, 10-100 μm (1 μm=10-6 m). Η μυϊκή ίνα αποτελείται από πολλά νηματώδη σωματίδια τα μυϊκά ινίδια (μυοινίδια), διαμέτρου περίπου 1 μm. Αυτά είναι τα συστήματα της μυϊκής σύσπασης. Μέσα στη μυϊκή ίνα υπάρχει το διαλυτό μέρος, το σαρκόπλασμα, που περιβάλει τα μυικά ινίδια. Το σαρκόπλασμα περιέχει πυρήνες, μιτοχόνδρια, ένζυμα, γλυκογόνο, ATP και μυοσφαιρίνη. Επίσης, ένα δίκτυο σωληναρίων το σαρκοπλασματικό δίκτυο, από το οποίο χωρίζονται τα μυικά ινίδια.
Τα μυικά ινίδια αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες ομάδες, τα σαρκομερή (σαρκομερίδια). Το σαρκομερές είναι μία μονή συσταλτή μονάδα ενός μυοινιδίου. Το σαρκομερές εκτείνεται από μία γραμμή Ζ στην επόμενη, και αποτελείται από παχιά και λεπτά νημάτια. Μέσα στα σαρκομερή υπάρχουν η ακτίνη και η μυοσίνη (μυοινώδεις πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες της μυικής συστολής). Τα παχιά νημάτια αποτελούνται από την πρωτεΐνη μυοσίνη. Εκτείνονται σε ολόκληρη τη ζώνη Α και είναι τοποθετημένα σε εξάγωνη διάταξη δίπλα στο εξόγκωμα στο κέντρο ( Μ γραμμή). Τα λεπτά νημάτια αποτελούνται κυρίως από ακτίνη. Αρχίζουν από τη γραμμή Ζ, διασχίζουν τη ζώνη Ι, περνούν ανάμεσα από τα παχιά νημάτια και διεισδύουν στις ζώνες Α. Σχηματική απεικόνιση σαρκομερών (σαρκομεριδίων). 1 Ι ζώνη, 2 Α ζώνη, 3 Ζ γραμμή, 4 Μ γραμμή, 5 λεπτό νημάτιο, 6 παχύ νημάτιο, 7 Η ζώνη. Εγκάρσια τομή. Ι λεπτά νημάτια κοντά στη Ζ γραμμή, ΙΙ αλληλεπικάλυψη παχιών και λεπτών νηματίων, ΙΙΙ παχιά νημάτια, IV Μ γραμμή.
Όταν ο μυς συσταλεί το μήκος του σαρκομερούς μειώνεται καθόσον τα στοιχεία της ακτίνης και της μυοσίνης αλληλοεπικαλύπτονται. Κατά τη συστολή του μυός τα παχιά νημάτια διεισδύουν στις ζώνες Η ενώ οι γραμμές Ζ τοποθετούνται πιο κοντά η μία στην άλλη. Επομένως, το πλάτος της Ι ζώνης μειώνεται σταδιακά και τελικά μηδενίζεται. Σχηματική απεικόνηση σαρκομερούς σε κατάσταση χαλάρωσης και σύσπασης.
ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΜΥΟΣ Οι μύες περιέχουν πολυάριθμες πρωτεΐνες. Οι φυσικοχημικές ιδιότητές τους εξαρτώνται από το μοριακό βάρος, τη σύσταση αμινοξέων, και τη δομή τους. Διαφέρουν στις θέσεις που έχουν στους μύες και τις διαλυτότητές τους. Οι πρωτεΐνες του μυός διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες. Τις πρωτεΐνες της μυϊκής συστολής ή μυοινώδεις πρωτεΐνες, που εκχυλίζονται με διαλύματα άλατος υψηλής συγκέντρωσης. Τις πρωτεΐνες που είναι διαλυτές στο νερό ή σε αραιά διαλύματα άλατος (σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες). Τις αδιάλυτες πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες συνδετικού ιστού. Στις πρωτεΐνες συμπεριλαμβάνονται και τα ένζυμα, κυρίως γλυκοζιτάσες, πρωτεινάσες και οξειδωτικά ένζυμα. Μυοινώδεις πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες μυικής συστολής Οι μυοινώδεις πρωτεΐνες είναι το 50 % των πρωτεϊνών. Είναι η μυοσίνη, η ακτίνη, η τροπομυοσίνη και η τροπονίνη, η κοννεκτίνη και άλλες. Κύρια είναι η μυοσίνη που είναι το περίπου 50 % των πρωτεϊνών της μυϊκής συστολής. Έχει ΜΒ 500 kda, και στο μυϊκό ιστό είναι οργανωμένη σε πυκνά μυονημάτια. Στα παχιά νημάτια υπάρχουν διατεταγμένα μέχρι 400 μόρια μυοσίνης. Αποτελείται από 2 αλυσίδες μεγάλου ΜΒ (200 kda), βαρειές αλυσίδες, και στο ένα άκρο έχει σφαιρική διαμόρφωση (κεφαλή). Η κεφαλή αποτελείται από 4 μικρές πρωτεΐνες (περίπου 20 kda) και έχει καταλυτική δράση (ATP ADP + Pi).
Τα σαρκομερίδια είναι η επαναλαμβανόμενη λειτουργική μονάδα των μυοινιδίων. Στα σαρκομερίδια υπάρχει συνδυασμένη διάταξη των πυκνών και λεπτών μυονηματίων. Οι πρωτεΐνες της μυϊκής συστολής συγκροτούν τα μυοινίδια, που είναι οι δομές της μυϊκής ίνας (μυικού κυττάρου). Απεικόνηση μορίου μυοσίνης (a), διάταξη μορίων μυοσίνης σε παχύ νημάτιο (b), και παχύ νημάτιο (c).
Τα λεπτά μυονημάτια αποτελούνται από την ακτίνη, την τροπομυοσίνη και την τροπονίνη. Η ακτίνη είναι σφαιρική πρωτεΐνη 46 kda που ονομάζεται G-ακτίνη. Παρουσία ATP και ιόντων μαγνησίου η G ακτίνη πολυμερίζεται προς F-ακτίνη. Η τροπομυοσίνη είναι το περίπου το 5 % των πρωτεϊνών της μυϊκής συστολής. Είναι επιμήκης πρωτεΐνη περίπου 68 kda. Σχηματίζει ινίδια που περιβάλλουν την F-ακτίνη. Η τροπονίνη είναι το περίπου 5 % των πρωτεϊνών της μυικής συστολής. Εδράζεται στα νημάτια της ακτίνης και ελέγχει την επαφή μεταξύ των νηματίων μυοσίνης και ακτίνης κατά τη σύσπαση των μυών. Ανάλογα με τη συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου αλλάζει δομή και επιτρέπει την επαφή ακτίνης και μυοσίνης. Είναι σύμπλεγμα τριών πρωτεϊνών, T, I και C. Η Τ συνδέεται με την τροπομυοσίνη, η Ι ενώνεται με την ακτίνη και παρεμποδίζει ενζυμικές δραστικότητες, και η C δεσμεύει με αντιστρεπτό τρόπο ιόντα ασβεστίου με αλλαγή δομής. Απεικόνηση ενός λεπτού νηματίου (αριστερά) και F-ακτίνης (δεξιά).
Κατά το μηχανισμό της μυϊκής συστολής με νευρικό ερέθισμα απελευθερώνονται ιόντα ασβεστίου από το σαρκοπλασματικό δίκτυο. Το ασβέστιο δεσμεύεται στην τροπονίνη, και ως τελικό αποτέλεσμα των μεταβολών καθίσταται επιτρεπτή η σύνδεση ακτίνης και μυοσίνης. Η ενέργεια που χρειάζεται για τη σύνδεση ακτίνης και μυοσίνης στο σύμπλοκο της ακτομυοσίνης στο σαρκομερές, προέρχεται από υδρόλυση του ATP από την ίδια τη μυοσίνη. Το ATP βρίσκεται ως σύμπλοκο με το Mg (Mg-ATP). To ADP παραμένει συνδεμένο στη μυοσίνη, στο σύμπλοκο της ακτομυσίνης. Ως αποτέλεσμα του σχηματισμού συμπλόκου τα λεπτά μυονημάτια μετακινούνται σε σχέση με τα πυκνά (συστολή). Με την μετακίνηση απελευθερώνεται το ADP, μπορεί να σχηματιστεί ATP, και αποσυνδέεται η ακτίνη (χαλάρωση). Επίσης, όταν το νευρικό ερέθισμα σταματά, το ασβέστιο επιστρέφει στο σαρκοπλασματικό δίκτυο. Όμως, εάν η συγκέντρωση του ATP στο κύτταρο είναι μικρή, δεν μπορεί να γίνει αποσύνδεση ακτίνης-μυοσίνης, και ο μυικός ιστός παραμένει σε κατάσταση συστολής. Αυτό συμβαίνει στην ακαμψία του θανάτου. Κατά το σίτεμα συμβαίνει πρωτεόλυση πρωτεϊνών, κυρίως των λεπτών μυονηματίων. Δεν συμβαίνει αποσύνδεση ακτίνης-μυοσίνης.
Υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες σαρκοπλάσματος Χρώμα κρέατος Οι διαλυτές πρωτεΐνες αποτελούν το 25-30 % των πρωτεϊνών του μυϊκού ιστού. Σε αυτές ανήκουν περίπου 50 πρωτεΐνες, κυρίως ένζυμα και η μυογλοβίνη, αλλά και η αιμογλοβίνη. Το υψηλό ιξώδες του σαρκοπλάσματος οφείλεται στην υψηλή συγκέντρωση πρωτεϊνών, που είναι μέχρι 25-30 %. Το σαρκόπλασμα περιέχει τα περισσότερα από τα ένζυμα της γλυκολυτικής οδού και του κύκλου της φωσφορικής πεντόζης. Σημαντικό ένζυμο είναι η γλυκεραλδευδο-3-φωσφοδευδρογονάση. Επίσης, ομάδα ενζύμων που συμμετέχουν στο μεταβολισμό του ATP, όπως η φωσφοκινάση της κρεατινίνης. Η μυογλοβίνη αποτελείται από μία πεπτιδική αλυσίδα (γλοβίνη) 16,8 kda, που είναι συνδεμένη (θέση ιστιδίνη 93) με μία ομάδα της αίμης. Η σύνδεση αυτή εξασφαλίζει στην αίμη υδρόφοβο περιβάλλον. Η χρωστική αίμη είναι η ίδια με αυτή που βρίσκεται στην αιμογλοβίνη (χρωστική του αίματος). Δηλαδή, δισθενής σίδηρος-πορφυρίνη. Η μυογλοβίνη παρέχει οξυγόνο λόγω της ικανότητά της να δεσμεύει αντιστρεπτά οξυγόνο. Στις συνθήκες που επικρατούν στον μυ (χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου, χαμηλό ph) η αιμογλοβίνη απελευθερώνει οξυγόνο προς τη μυογλοβίνη. Στο ζωντανό ζώο περίπου το 10 % του ολικού σιδήρου είναι συνδεμένο στη μυογλοβίνη. Όμως, σε καλά αιματωμένο βοδινό μυ το 95 % του ολικού σιδήρου είναι συνδεμένο στη μυογλοβίνη. Σε αντίθεση με τη μυογλοβίνη, η αιμογλοβίνη ελάχιστα συνεισφέρει στο χρώμα του κρέατος. Η συνεισφορά των άλλων χρωστικών, όπως τα κυτοχρώματα, είναι αμελητέα.
Μοντέλο της μυογλοβίνης (επάνω) και απεικόνηση πορείας πεπτιδικής αλυσίδας. Απεικόνηση του συμπλόκου δισθενούς σιδήρου-πορφυρίνης με ιστιδίνη και οξυγόνο.
Η εμφάνιση ενός τεμαχίου κρέατος επηρεάζεται από την απορρόφηση του φωτός από τις χρωστικές, κυρίως τη μυογλοβίνη, αλλά και από τη διάχυση του φωτός από την επιφάνεια της μυικής ίνας. Το κρέας έχει λαμπρό κόκκινο χρώμα όταν ο συντελεστής απορρόφησης είναι υψηλός και ο συντελεστής διάχυσης του φωτός χαμηλός. Η μυογλοβίνη (Mb) είναι πορφυρή (λmax = 555 nm), η οξυμυογλοβίνη (MbO2) είναι ομοιοπολικό σύμπλοκο μυογλοβίνης και οξυγόνου και είναι λαμπρή κόκκινη (λ max = 542 και 580 nm). Το προϊόν οξείδωσης της μυογλοβίνης στη σιδηρική κατάσταση, η μεταμυογλοβίνη (MMb+) είναι καφέ (λ max = 505 και 635 nm). Κάποιοι άλλοι υποκαταστάτες, δότες ζεύγους ηλεκτρονίων, όπως το CO και το ΝΟ δρουν παρόμοια με το οξυγόνο. Τα σύμπλοκα που σχηματίζονται έχουν παρόμοια φάσματα απορρόφησης και παρόμοιο χρώμα με την οξυμυογλοβίνη.
Φάσματα απορρόφησης μυογλοβίνη ( ), οξυμυογλοβίνη (- - -) και μεταμυογλοβίνη (-). Το χρώμα του νωπού κρέατος προσδιορίζεται από την αναλογία μυογλοβίνης, οξυμυογλοβίνης και μεταμυογλοβίνης. Σταθερή οξυμυογλοβίνη σχηματίζεται σε υψηλή μερική πίεση οξυγόνου. Εάν το νωπό κρέας κοπεί σε βάθος περίπου 1 cm, αποκτά ένα ευθρο-κερασί χρώμα που θεωρείται ένδειξη ποιότητας. Σε χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου συμβαίνει βραδεία και συνεχής οξείδωση προς μεταμυογλοβίνη. Η μεταβολή από δισθενή σίδηρο σε τρισθενή οδηγεί στην αλλαγή του χρώματος από ερυθρό σε καφέ. Η αλλαγή στο σθένος του σιδήρου καλείται αυτοξείδωση. Το μόριο του οξυγόνου διίσταται από την αίμη, παίρνοντας μαζί του ένα ηλεκτρόνιο από το σίδηρο, μετά από πρωτονίωση του εξωτερικού, πιο αρνητικού ατόμου του οξυγόνου, για να σχηματίσει υπεροξειδική ρίζα.
Η αυτοξείδωση επιταχύνεται με πτώση του ph. Η σταθερότητα της οξυμυογλοβίνης επηρεάζεται έντονα από τη θερμοκρασία, και είναι πολλές φορές μεγαλύτερη στους 0 οc σε σχέση με τους 25 οc. Το νωπό κρέας έχει μηχανισμό που ανάγει την μεταμυογλοβίνη ξανά προς μυογλοβίνη. Ο αργός σχηματισμός της μεταμυογλοβίνης μπορεί να αντιστραφεί σε χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου, που επικρατεί στο εσωτερικό του κρέατος ή σε συσκευασμένο σφραγισμένο κρέας. Έτσι, συνιστάται η συσκευασία του κρέατος με υλικά που δεν είναι διαπερατά στο οξυγόνο. Όλη η χρωστική βρίσκεται ως μυογλοβίνη, και μετατρέπεται στη λαμπερή κόκκινη οξυμυογλοβίνη, μόνο όταν ανοιχτεί η συσκευασία.
Η σταθεροποίηση του χρώματος με την προσθήκη νιτρικών ή νιτρωδών (πάστωμα) παίζει σημαντικό ρόλο στην επεξεργασία του κρέατος. Τα νιτρώδη συνήθως οξειδώνουν τη μυογλοβίνη προς μεταμυογλοβίνη. Το ΝΟ που προκύπτει σχηματίζει λαμπρά κόκκινα πολύ σταθερά σύμπλοκα με τη μυογλοβίνη (MbNO) και τη μεταμυογλοβίνη (MMb+NO). Αναγωγικοί παράγοντες, όπως το ασκορβικό οξύ και οι θειόλες, επιταχύνουν το κοκκίνισμα ανάγοντας τα νιτρώδη προς ΝΟ και τη μεταμυογλοβίνη προς μυογλοβίνη.
Όταν απουσιάζει το οξυγόνο τότε σχηματίζεται η πολύ σταθερή νιτροζυλομυογλοβίνη. Όμως, παρουσία οξυγόνου το ΝΟ που απελευθερώνεται με διάσπαση της MbNO οξειδώνεται προς διοξείδιο του αζώτου. Το χρώμα του νιτρωμένου κρέατος είναι θερμοάντοχο. Η μετουσιωμένη νιτροζυλομυογλοβίνη είναι παρούσα στο κρέας που έχει θερμανθεί, είτε λόγω της διάσπασης του συμπλόκου πρωτεΐνης-χρωστικής η αίμη βρίσκεται με υποκαταστάτες ΝΟ και στις δύο αξονικές θέσεις δέσμευσης. Η MbNO προστατεύει το κρέας αντιοξειδωτικά από την υπεροξείδωση του λίπους. Παγιδεύει τις υπεροξειδικές ρίζες λιπαρών οξέων με το σχηματισμό μυογλοβίνης και νιτρωδών. Η MbNO σχηματίζεται παρουσία των αναγωγικών παραγόντων που αναφέρθηκαν παραπάνω.
Αντιδράσεις μυογλοβίνης.
Αδιάλυτες πρωτεΐνες Οι πρωτεΐνες των συνδετικών ιστών αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των πρωτεϊνών που είναι αδιάλυτες στο νερό ή σε διαλύματα άλατος. Οι μεμβράνες και το αδιάλυτο μέρος του μηχανισμού σύσπασης συμπεριλαμβάνονται στην ομάδα αυτή. Ο συνδετικός ιστός περιέχει διάφορους τύπους κυττάρων. Στα κύτταρα αυτά που βρίσκονται οι ίνες κολλαγόνου, υπάρχουν υδατάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες. Οι λιποπρωτεΐνες βρίσκονται κυρίως στις μεμβράνες. Τα λιπίδια αποτελούν το 3-4 % του μυικού ιστού και βρίσκονται στις μεμβράνες. Αποτελούνται από φωσφολιπίδια, τριγλυκερίδια και χοληστερόλη. Κολλαγόνο Το κολλαγόνο αποτελεί το 20-25 % του συνόλου των πρωτεϊνών στα θηλαστικά. Χαρακτηριστικά στοιχεία του κολλαγόνου είναι οι υψηλές περιεκτικότητες σε γλυκίνη και προλίνη, και η παρουσία 4-υδροξυπρολίνης και 5-υδροξυλυσίνης. Μάλιστα, δεδομένου ότι η υδροξυπρολίνη υπάρχει μόνο στο συνδετικό ιστό, ο προσδιορισμός της δίνει στοιχεία για το ποσοστό του συνδετικού ιστού που περιέχει ένα προϊόν κρέατος. Το κολλαγόνο περιέχει ζάχαρα, γλυκόζη και γαλακτόζη, που συνδέονται με Ο-γλυκοζιτικό δεσμό με υδροξυπρολίνη της πεπτιδικής αλυσίδας. Είναι γνωστοί διάφοροι τύποι κολλαγόνου. Κάθε τύπος αντιστοιχεί σε διαφορετικό όργανο αλλά και σε διαφορετικά στρώματα συνδετικών ιστών στους μυϊκούς ιστούς.
Το κολλαγόνο αποτελείται από τρεις πεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες μπορεί να είναι ίδιες ή διαφορετικές ανάλογα με τον τύπο. Η κάθε πεπτιδική αλυσίδα έχει ελικοειδή δομή, ενώ και οι τρεις μαζί σχηματίζουν μία τριπλή έλικα. Η βασική μονάδα των ινών κολλαγόνου καλείται τροποκολλαγόνο. Το μοριακό του βάρος είναι περίπου 30 kda. Το κολλαγόνο είναι μία από τις μακρύτερες πρωτεΐνες, με μήκος 280 nm και διάμετρο 1,4-1,5 nm. Οι ίνες τροποκολλαγόνου ενώνονται με συγκεκριμένο τρόπο για να σχηματίσουν ίνες κολλαγόνου. Σχηματική απεικόνηση της διαμόρφωσης του κολλαγόνου. Η δεξιόστροφη έλικα του τροποκολαγόνου αποτελείται από δύο όμοιες και μία ανόμοια. Το 1/3 των αμινοξέων του είναι η γλυκίνη. Στη συγκρότηση της έλικας συμμετέχουν γενικά δεσμοί υδρογόνου, και δεσμοί υδρογόνου που συμμετέχουν οι υδροξυλομάδες της υδροξυπρολίνης, που κρατούν τις τρεις αλυσίδες μαζί.
Τριπλή έλικα κολαγόνου (αριστερά). Ίνες κολαγόνου (δεξιά). Μόρια τροποκολλαγόνου (a) και δόμηση ίνας κολλαγόνου (b) (αριστερά). Ίνες κολλαγόνου (ηλεκτρονική μικροσκοπία) (δεξιά).
Κατά την ωρίμανση ή σίτεμα οι ίνες κολλαγόνου δυναμώνουν και σταθεροποιούνται, κυρίως με ομοιοπολικούς σταυροειδείς δεσμούς. Οι σταυροειδείς δεσμοί προσδίνουν μηχανική δύναμη στους ιστούς κολλαγόνου. Ο σχηματισμός των σταυροειδών δεσμών περιλαμβάνει α) ενζυμική οξείδωση λυσίνης και υδροξυλυσίνης προς τις αντίσοιχες ω-αλδεύδες, β) μετατροπή των ω-αλδευδών σε αλδόλες (-CH=Ο και OH) και αλδιμίνες (ιμίνες, R- CH=N-R ), και γ) σταθεροποίηση αυτών των κύριων προϊόντων με περαιτέρω αναγωγικές και οξειδωτικές αντιδράσεις. Η ελαστίνη βρίσκεται σε μικρότερες συγκεντρώσεις στο συνδετικό ιστό μαζί με το κολλαγόνο. Έχει ΜΒ 70 kda, σχηματίζει ελαστικές ίνες, και δεν διογκώνεται. Η ελαστίνη έχει ελαστικές ιδιότητες. Μπορεί να εκταθεί και μετά να επανέλθει στο αρχικό μήκος ή σχήμα. Οι ελαστικές ιδιότητες βασίζονται σε πολύ ισχυρούς σταυροειδείς δεσμούς. Μεγάλες ποσότητες ελαστίνης υπάρχουν στους συνδέσμους και τα τοιχώματα των αγγείων του αίματος. Η σύσταση της ελαστίνης σε αμινοξέα διαφέρει από εκείνη του κολλαγόνου. Απουσιάζει η υδροξυλυσίνη, και η περιεκτικότητα των αμινοξέων με μη πολικές αλυσίδες (αλανίνη, βαλίνη) είναι σημαντικά μεγαλύτερη. Η ελαστίνη δεν διογκώνεται κατά τη θέρμανση σε νερό. Κατά το βρασμό του κρέατος δεν επηρεάζεται και παραμένει δυσδιάλυτη. Για το λόγο αυτό τα τμήματα με υψηλή ελαστίνη όπως οι χόνδροι απομακρύνονται από το κρέας πριν από το μαγείρεμα.
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΟΥ ΜΥΟΣ ΣΕ ΚΡΕΑΣ Μετά τον θάνατο του ζώου ο μυς μετατρέπεται σε κρέας με μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων. Η μεταχείριση που υφίσταται τις τελευταίες ημέρες το προς σφαγή ζώο είναι κρίσιμη για την ποιότητα του κρέατος. Η υγρασία και το γλυκογόνο του μυός είναι συστατικά του μυός που μπορεί να ελαττωθούν. Η υγρασία λόγω κούρασης και ελλιπούς σίτισης. Το γλυκογόνο, λόγω έλλειψη τροφής και stress. Το γλυκογόνο του μυός του ψαριού είναι πολύ λιγότερο από εκείνο των θηλαστικών, επειδή τα ψάρια σπαρταρούν κατά το ψάρεμα. Η υγρασία σχετίζεται με το εύχυμο του κρέατος, και το γλυκογόνο με την μετέπειτα πτώση του ph του κρέατος που σχετίζεται με την ποιότητά του. Για τους παραπάνω λόγους πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για τις συνθήκες μεταφοράς και την καλή κατάσταση των ζώων πριν την σφαγή. Στις βιομηχανίες κρέατος τα ζώα αναισθητοποιούνται πριν την σφαγή, για να μη σφαδάσουν. Οι βιοχημικές διεργασίες που οδηγούν στη μετατροπή του μυός σε κρέας μπορούν να διακριθούν σε τρία στάδια. Πρώτο στάδιο: Είναι το στάδιο πριν από την μυϊκή ακαμψία, που χαρακτηρίζεται βιοχημικά από ελάττωση του ΑΤΡ και της φωσφορικής κρεατινίνης και από δραστηριοποίηση της γλυκόλυσης. Δεύτερο στάδιο: Είναι το στάδιο της μεταθανάτιας ακαμψίας, που επέρχεται 8-12 ώρες μετά τον θάνατο και συνεχίζεται για 15-20 ώρες. Στα ψάρια η μεταθανάτια ακαμψία αρχίζει νωρίτερα, 1-7 ώρες μετά τον θάνατο. Τρίτο στάδιο: Είναι το στάδιο κατά το οποίο το κρέας γίνεται τρυφερό, με βέλτιστο χρόνο 2-3 εβδομάδες στους 2 o C.
Η κύρια πηγή του ΑΤΡ είναι η οξειδωτική φωσφορυλίωση. Όμως, όταν ανασταλεί η αναπνευστική αλυσίδα από έλλειψη O 2, τότε δεν παράγεται και ΑΤΡ. Υπό αναερόβιες συνθήκες μόνη πηγή ΑΤΡ είναι η γλυκόλυση, με την οποία είναι μικρότερη παραγωγή ΑΤΡ. Επίσης, ελάττωση ΑΤΡ οφείλεται και στη συνεχή λειτουργία της σαρκοπλασματικής ΑΤΡάσης. Όμως, για μικρό χρόνο μετά τον θάνατο του ζώου συντίθεται ΑΤΡ με δράση της κινάσης της κρεατινίνης. ADP + κρεατινίνη-ρ ΑΤΡ + κρεατινίνη Έτσι το ΑΤΡ παραμένει σταθερό και απελευθερώνονται μεγάλα ποσά κρεατινίνης. Στα θηλαστικά το ΑΤΡ παραμένει σταθερό για αρκετές ώρες. Η ύπαρξη του ΑΤΡ είναι σημαντική διότι δημιουργεί ένα μαξιλάρι μεταξύ ακτίνης και μυοσίνης, και έτσι το κρέας παραμένει μαλακό και εύκαμπτο. Με την ελάττωση του ΑΤΡ, η ακτίνη και η μυοσίνη σιγά-σιγά αλληλεπιδρούν και δημιουργούν ακτομυοσίνη που είναι σκληρή και ανθίσταται στη έλξη, με αποτέλεσμα ο μυς να γίνεται σκληρός (μεταθανάτιος ακαμψία). Μετά τον θάνατο του ζώου, όλο το γλυκογόνο του μυός μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. Με την παραγωγή του γαλακτικού οξέος το pη του μυός μειώνεται από 7,2-7,4 σε 5,3-5,5. Η μείωση του ph στο κρέας είναι επιθυμητό να συμβαίνει στο μεγαλύτερο βαθμό. Αυτό καθόσον αναστέλλει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών, και επίσης προσδίδει επιθυμητή χροιά στο κρέας.
Στα ψάρια το τελικό ph είναι 6,0-6,6. Όταν σπαρταρούν πολύ το ph είναι 7,0, που ονομάζεται αλκαλική μεταθανάτια ακαμψία. Ο ρυθμός της γλυκόλυσης και κατά συνέπεια ο ρυθμός παραγωγής γαλακτικού οξέος, που είναι κυρίως υπεύθυνο για την ελάττωση του ph, εξαρτάται από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Επειδή στις περιπτώσεις αυτές λαμβάνουν χώρα ενζυμικές αντιδράσεις, ο ρυθμός μεταθανάτιας ακαμψίας εξαρτάται από την θερμοκρασία. Έτσι, στο ψάρι η ακαμψία παρουσιάζεται σε 12 ώρες στους 0 o C και σε 0,5 ώρες σους 25 o C. Στην μεταθανάτια ακαμψία παρατηρείται και το φαινόμενο της συρρίκνωσης ενός ποσοστού των μυϊκών ινών. Στη πορεία γλυκόλυσης, με την ελάττωση του ΑΤΡ, ο μυς σκληραίνει και γίνεται μη εκτάσιμος. Απουσία του ΑΤΡ η μυοσίνη και η ακτίνη αλληλεπιδρούν και δημιουργούν δύσκαμπτες αλυσίδες ακτομυοσίνης. Mεταβολή ΑΤΡ, φωσφορικής κρεατινίνης, ph και εκτατότητας του μυός στους 37 o C.
Αμέσως μετά τον θάνατο η θερμοκρασία αυξάνει από 37,6 o C στους 39,5 o C. To φαινόμενο αυτό, που οφείλεται στις εξώθερμες αντιδράσεις του μεταβολισμού, είναι γνωστό ως ζωική θερμότητα. Έτσι, οι πρωτεΐνες του μυός επηρεάζονται, εκτός από την πτώση του ph, και από την αύξηση της θερμοκρασίας. Οι αλλαγές που επέρχονται γίνονται αντιληπτές με την απώλεια χρώματος και υγρασίας από τον μυ. Στο κρέας η απώλεια του χρώματος οφείλεται στην μετουσίωση των σαρκοπλασματικών πρωτεϊνών. Μετά τον θάνατο η ακτίνη και η μυοσίνη δημιουργούν την ακτομυοσίνη. Εάν το κρέας μαγειρευτεί κατά την περίοδο αυτή θα είναι ιδιαίτερα σκληρό. Μετά την λύση της ακαμψίας δεν λαμβάνει χώρα διάσταση της ακτομυοσίνης, αλλά υφίστανται άλλες μεταβολές. Πριν την μυϊκή ακαμψία το κρέας έχει υψηλή δυνατότητα κατακράτησης νερού. Αυτή ελαττώνεται στις πρώτες λίγες ώρες μετά τον θάνατο, και γίνεται η ελάχιστη με την έναρξη της ακαμψίας και την ελάττωση του ph στο 5,3-5,5, που είναι το ισοηλεκτρικό σημείο των πρωτεϊνών. Με την λύση της ακαμψίας και το σίτεμα του κρέατος αρχίζει να αυξάνεται η δυνατότητα συγκράτησης του νερού από το κρέας. Σε αυτό συμβάλλουν μεταβολές του ηλεκτρικού φορτίου των πρωτεϊνών. Κατά το σίτεμα οι πρωτεΐνες ανταλλάσουν ιόντα μετάλλων (νατρίου, καλίου, ασβεστίου, μαγνησίου), με αποτέλεσμα την αύξηση του ηλεκτρικού φορτίου των πρωτεϊνών που διευκολύνει την δημιουργία ενυδατωμένων ιόντων. Αυτό θεωρείται ότι συμβάλλει στην αύξηση της ικανότητας του κρέατος να κατακρατεί νερό, και στη μεταθανάτια τρυφερότητα του κρέατος. Στο κρέας εμφανίζονται πεπτίδια και αμινοξέα που πιθανώς οφείλονται σε δράση πρωτεολυτικών ενζύμων των λυσοσωματίων. Η επίδραση των ενζύμων εντοπίζεται κυρίως στις σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες, και λιγότερο στις πρωτεΐνες του συνδετικού ιστού.
Η ακτομυοσίνη δεν διίσταται κατά το σίτεμα. Όμως, έχει παρατηρηθεί ότι η τρυφερότητα του κρέατος σχετίζεται με την κατάρρευση των ουσιών της ζώνης Ζ, που διαχωρίζει τα σαρκομερή. Tα σαρκομερή σχηματίζουν το μυϊκό ινίδιο μυική ίνα μυϊκή δέσμη μυ. Το επιθυμητό χρώμα του κρέατος είναι το κόκκινο, ενώ μη επιθυμητό είναι το καστανό, γκρι, πράσινο η άλλο χρώμα. Οι κύριες χρωστικές του κρέατος είναι η μυοσφαιρίνη και η αιμοσφαιρίνη, που αποτελούνται από πρωτεΐνη και από την αίμη. Η αίμη είναι κυρίως υπεύθυνη για την χροιά του κρέατος, καθόσον ανάλογα με την φύση του ligand του σιδήρου της αίμης αλλάζει και η χροιά του κρέατος. Ο σίδηρος της αίμης μπορεί να βρίσκεται ως τρισθενής ή ως τρισθενής. Στην οξειδωμένη κατάσταση δεν μπορεί να αλληλεπιδρά με άλλα μόρια, όπως το οξυγόνο. Αντίθετα, στην αναγμένη κατάσταση ο σίδηρος αλληλεπιδρά με πολλά ligands, όπως νερό και οξυγόνο. Οξειδωμένη μυοσφαιρίνη, γνωστή ως μεταμυοσφαιρίνη προσδίδει στο κρέας μία καστανή χροιά που είναι ανεπιθύμητη στον καταναλωτή. Αντίθετα, ανηγμένη μυοσφαιρίνη που έχει οξυγονωθεί (οξυμυοσφαιρίνη) προσδίδει κόκκινη χροιά στο κρέας. Έτσι, είναι επιθυμητό να υπάρχουν αναγωγικές συνθήκες στο κρέας. Αναγμένη μυοσφαιρίνη που δεν έχει οξυγονωθεί έχει μια ιώδη απόχρωση. Οι μυς διαφορετικών ζωικών ειδών, όπως μοσχάρι και χοίρος, είτε ακόμη και διαφορετικών μυών από το ίδιο ζώο, όπως στήθος και μπούτι, μπορεί να έχουν διαφορετική χροιά. Αυτό οφείλεται σε διαφορετική συγκέντρωση μυοσφαιρίνης στους διαφόρους μυς.
Λειτουργικές ιδιότητες πρωτεϊνών κρέατος Οι πρωτεΐνες είναι σημαντικά συστατικά και σε σημαντικό βαθμό καθορίζουν την υφή, τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και την θρεπτική αξία του κρέατος και των προϊόντων τους. Οι πρωτεΐνες του κρέατος διαφέρουν στο μέγεθος, το σχήμα, τον υδρόφιλο και υδρόφοβο χαρακτήρα τους, και το περιεχόμενο σε SH. Οι πιο σημαντικές λειτουργικές ιδιότητες των πρωτεϊνών του κρέατος είναι η ικανότητα συγκράτησης νερού, η ικανότητα σχηματισμού πηκτής, η ικανότητα πρόσδεσης με άλλα μόρια, ο σχηματισμός αφρού και οι γαλακτωματοποιητικές ιδιότητες. Αυτές κυρίως σχετίζονται με αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών νερού, πρωτεϊνών πρωτεϊνών και πρωτεϊνών λιπιδίων. Ικανότητα συγκράτησης νερού (Water Hoding Capacity, WHC) Η ικανότητα συγκράτησης νερού του κρέατος και των προϊόντων κρέατος είναι η ικανότητά τους να προσροφούν και να συγκρατούν νερό κατά τις επεξεργασίες και αποθήκευσή τους. Η ικανότητα συγκράτησης νερού επηρεάζει το χυμώδες, την τρυφερότητα, και γενικά την ποιότητα του κρέατος. Το χυμώδες επηρεάζεται, επίσης, από την περιεκτικότητα σε λιπαρά. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών του κρέατος και του νερού επηρεάζουν σημαντικά την υφή του κρέατος. Το χοιρινό κρέας έχει υψηλότερη WHC από το βοδινό. H WHC οφείλεται κυρίως στη μυοσίνη και την ακτίνη, και σε μικρό βαθμό στην τροπομυοσίνη.
Επίδραση ph στην ενυδάτωση του κρέατος. Σχηματισμός πηκτής Οι μυοϊνώδεις πρωτεΐνες θεωρούνται οι πιο σημαντικές στη σταθεροποίηση της δομής του κρέατος. Η μυοσίνη και η ακτομυοσίνη δίνουν πηκτές με τη μεγαλύτερη πηκτικότητα. Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιδιότητες ζελατινοποίησης των πρωτεϊνών κρέατος είναι η θερμική επεξεργασία, το ph και η ιονική ισχύς. Η ικανότητα πήξης αυξάνεται με θέρμανση, δηλαδή σχετίζεται με την μετουσίωση των πρωτεϊνών. Η πιο χαρακτηριστική μεταβολή που υφίσταται το κολλαγόνο είναι η μετατροπή του σε ζελατίνη.
Με θέρμανση του κολαγόνου παρουσία νερού (με νερό) συμβαίνει διάσπαση μέρους των δεσμών υδρογόνου (μερική μετουσίωση). Προκύπτει η ζελατίνη, που είναι δομή με τυχαίες υδατοδιαλυτές έλικες (άμορφη δομή). Με μείωση της θερμοκρασίας συμβαίνει μερική ανασύνθεση του κολλαγόνου. Κατά το μαγείρεμα του κρέατος με τη μετατροπή του κολαγόνου σε ζελατίνη, και την ακόλουθη ψύξη προκύπτει η ζελατινοειδής όψη του κρέατος. Έτσι, η τρυφεροποίηση του κρέατος κατά το μαγείρεμα οφείλεται στις πρωτεΐνες του συνδετικού ιστού (αντίθετα, η τρυφεροποίηση του κρέατος κατά το σίτεμα οφείλεται στις πρωτεΐνες του μυϊκού ιστού). Η σχηματιζόμενη ζελατίνη είναι μία πηκτή, η σταθερότητα της οποίας είναι συνάρτηση της αρχικής συγκέντρωσης του κολλαγόνου. Για παράδειγμα οι μύες ωμού ψαριού που περιέχει 1,6-2,3% κολλαγόνο είναι τρυφεροί σε αντίθεση με αυτούς που περιέχουν 8,8-12,4% κολλαγόνο και είναι πολύ σκληροί. Το ψάρι που περιέχει μικρά ποσά κολλαγόνου, είναι ξηρό και ινώδες μετά το μαγείρεμα, ενώ αυτό που περιέχει μεγάλα ποσά κολλαγόνου είναι νόστιμο, τρυφερό και ελαστικό πιθανότατα λόγω της ζελατινοποίησης του κολλαγόνου. Η ζελατίνη με κρύο νερό δίνει ενυδατωμένη ζελατίνη, με εγκλωβισμό νερού και διόγκωση. Η ενυδατωμένη ζελατίνη στους 35 ο C υγροποιείται (υγρή ζελατίνη). Η υγρή ζελατίνη με ψύξη δίνει πηκτή (ζελέ). Κατά την ψύξη της υγρής ζελατίνης και όταν είναι ακόμη ιξώδης, με κτύπημα προκύπτει αφρός.
Το κολλαγόνο διογκώνεται αλλά δεν διαλύεται. Μπορεί να υδρολυθεί ενζυμικά σε διαφορετικό βαθμό, ανάλογα με τις κολλαγενάσες που ανάλογα με την πηγή έχουν διαφορετικές εξειδίκευση. Το μετουσιωμένο κολλαγόνο που σχηματίζεται μεταθανάτια από τη δράση του γαλακτικού οξέος, μπορεί επίσης να διασπαστεί από ένζυμα όπως η κατεψίνη Β1. Στο θερμικά μετουσιωμένο κολλαγόνο μπορούν να δράσουν η πεψίνη και η τρυψίνη. Ένα χαρακτηριστικό της ακέραιας ίνας κολλαγόνου είναι ότι συρρικνώνεται όταν θερμαίνεται στο μαγείρεμα ή στο ψήσιμο. Η θερμοκρασία συρρίκνωσης (Ts) είναι διαφορετική για κάθε είδος. Για το κολλαγόνο του ψαριού η Ts είναι 45 οc και για τα θηλαστικά 60-65 οc. Όταν το φυσικό ή ακέραιο κολλαγόνο θερμαίνεται σε Τ > Ts, καταστρέφεται σε μεγάλο βαθμό η τριπλή έλικα, ανάλογα με τους σταυροειδείς δεσμούς που υπάρχουν. Η καταστραμμένη δομή υπάρχει ως τυχαίες σπείρες που είναι διαλυτές στο νερό και καλούνται ζελατίνη. Κατά την ψύξη, ανάλογα με τη συγκέντρωση του διαλύματος ζελατίνης και το ρυθμό πτώσης της θερμοκρασίας συμβαίνει μία μετάβαση προς οργανωμένη δομή.
Μετατροπή κολλαγόνου σε ζελατίνη. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις παρατηρείται ενδομοριακή αναδίπλωση κατά προτίμηση με μονά νήματα. Σε υψηλότερες συγκεντρώσεις και με χαμηλούς ρυθμούς ψύξης, ξαναδημιουργείται μία δομή που μοιάζει με την αρχική φυσική δομή. Σε ακόμη υψηλότερες συγκεντρώσεις και γρήγορη ψύξη, προκύπτουν δομές στις οποίες τα ελικοειδή τμήματα εναλλάσσονται με τυχαία τμήματα σπείρας του νήματος. Όλες αυτές οι δομές μπορούν να παγιδεύσουν μεγάλες ποσότητες νερού σχηματίζοντας πηκτές ζελατίνης.
Η μετάβαση του κολλαγόνου προς ζελατίνη παρατηρείται κατά το μαγείρεμα και το ψήσιμο του κρέατος. Ο βαθμός της ζελατινοποίησης επηρεάζεται από τους σταυροειδείς δεσμούς του κολλαγόνου όπως καθορίζονται από την ηλικία του ζώου και την ποσότητα θερμότητας που παρέχεται (θερμοκρασία, χρόνος, πίεση). Η ζελατίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας ζελοποίησης. Παράγεται σε μεγάλη κλίμακα από οστά ζώων ή δέρμα με επεξεργασία με άλκαλι ή οξύ, ενώ ακολουθεί ένα στάδιο εκχύλισης με νερό. Ανάλογα με τη διαδικασία, παράγονται προϊόντα τα οποία διαφέρουν ως προς το μοριακό βάρος, και συνεπώς τις ιδιότητες ζελοποίησης. Μερικά εμπορικά προϊόντα χρησιμοποιούνται ως ζελατίνη σε φαγητά, ενώ άλλες χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, π.χ. παρασκευή κόλλας. Γαλακτωματοποιητικές ιδιότητες Ο σχηματισμός πρωτεϊνικού πλέγματος σε προϊόντα κρέατος είναι αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών πρωτεϊνών και πρωτεϊνών νερού. Η πρόσδεση λιπαρών είναι αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών λιπών και της γαλακτωματοποίησης. Οι γαλακτωματωποιητικές ιδιότητες των πρωτεϊνών είναι σημαντικές. Οι μυοϊνώδεις πρωτεΐνες είναι οι κύριοι γαλακτωματοποιητές. Επίσης, οι υδατοδιαλυτές σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες έχουν μικρές γαλακτοματωποιητικές ιδιότητες. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες της μυοσίνης επιτρέπουν να δρα ως γαλακτωματοποιητής. Περιέχει μία υδρόφοβη περιοχή που προσανατολίζεται προς τα λιποσφαίρια, και μία υδρόφιλη περιοχή που προσανατολίζεται προς ένα πλέγμα, και επίσης είναι ένα εύκαμπτο μόριο.
Ικανότητα πρόσδεσης Ο όρος ικανότητα πρόσδεσης ( binding ) περιλαμβάνει τη συνένωση τεμαχίων κρέατος σε ένα μεγαλύτερο στοιχείο. Στο κρέας συμμετέχουν δυνάμεις συγκόλλησης ( πρόσδεση διαφόρων συστατικών ) και συνεκτικότητας ( πρόσδεση μορίων στο ίδιο υλικό ). Κατά την παραγωγή διαφόρων προϊόντων κρέατος από στοιχεία του μυός ή από ολόκληρους μύες, αναμιγνύονται αυτά με την παρουσία λειτουργικών προσθέτων ώστε να παρασκευαστεί ένα ομοιόμορφο και ολοκληρωμένο προϊόν. Η ικανότητα πρόσδεσης έχει μεγάλη σημασία. Η δυνατότητα πρόσδεσης εξαρτάται από την ποσότητα των μυοϊνωδών πρωτεϊνών. Η ικανότητα πρόσδεσης της μυοσίνης αρχίζει να αυξάνεται στους 50 ο C και αυξάνεται γραμμικά πάνω από τους 80 ο C. Συμβαίνουν αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών-πρωτεινών, που συμμετέχουν υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις και S-S-.
ΣΥΣΤΑΣΗ ΚΡΕΑΤΟΣ Πίνακας. Μέση σύσταση κρέατος, %. Υγρασία Πρωτεΐνη Λίπος Τέφρα Χοιρινό, φιλέτο Χοιρινό, Μπριζόλες 75,3 21,1 2,4 1,2 54,5 15,2 29,4 0,8 Βοδινό, κνήμη 76,4 21,8 0,7 1,2 Βοδινό, Κόντρα φιλέτο 74,6 22,0 2,2 1,2 Κοτόπουλο, μπούτι Κοτόπουλο, στήθος 73,3 20,0 5,5 1,2 74,4 23,3 1,2 1,1
Η υψηλή θρεπτική αξία του κρέατος οφείλεται στις πρωτεΐνες και κυρίως στο ότι περιέχουν ικανοποιητικές ποσότητες των απαραίτητων αμινοξέων, ιδιαίτερα λυσίνης, θρεονίνης, αλλά και μεθειονίνης και τρυπτοφάνης. Έχουν πλήρη και ισορροπημένη ποικιλία αμινοξέων. Το κρέας εύλογα θεωρείται ως ένα τρόφιμο υψηλής πρωτεϊνικής αξίας. Τα αζωτούχα μη πρωτεϊνικά συστατικά είναι το περίπου 15 % του συνολικού αζώτου. Ο νωπός βοδινός μυς περιέχει 0,1-0,3 % ελεύθερα αμινοξέα, επί νωπού βάρους. Υπάρχουν όλα τα αμινοξέα, με κύρια την αλανίνη και το γλουταμινικό οξύ. Επίσης, υπάρχει σε υψηλή συγκέντρωση (μέχρι 0,1 %) και η ταυρίνη που βιοσυντίθεται από την κυστείνη. Στον μυ βρίσκονται τα πεπτίδια καρνοσίνη, ανσερίνη, τα οποία συνεισφέρουν στη γεύση. Στο βοδινό μυ η μεθυλαμίνη υπάρχει σε υψηλή συγκέντρωση, 2 mg/kg, ενώ άλλες πτητικές αλειφατικές αμίνες βρίσκονται μόνο σε ίχνη. Επίσης, βρίσκονται βιογενείς αμίνες, ισταμίνη, τυραμίνη και άλλες. Χαρακτηριστικά συστατικά του μυϊκού ιστού είναι η κρεατινίνη και η κρεατίνη (0,3-0,6 % η κρεατίνη και περίπου υποδεκαπλάσια η κρεατινίνη), που συνεισφέρουν στο flavour. Ο προσδιορισμός τους χρησιμοποιείται για εντοπισμό εκχυλίσματος κρέατος σε τρόφιμο. Στο μυϊκό ιστό βρίσκονται οι ενώσεις (τεταρτοταγούς αμμωνίου) χολίνη (της τάξης 0,04 %) και καρνιτίνη (0,05-0,2 %). Στο νωπό βοδινό ιστό βρίσκονται σημαντικές συγκεντρώσεις πουρινών (0,1-0,25 %), ενώ πολύ χαμηλές πυριμιδινών. Το ATP, που βρίσκεται κυρίως σε ζωντανούς ιστούς, διασπάται σε μεταθανάτια στάδια σε 5-μονοφωσφορική ινοσίνη (IMP), και αυτή με αργό ρυθμό προς υποξανθίνη.
Ταυρίνη ( πάνω), Κρεατίνη (κάτω αριστερά), Κρεατινίνη (κάτω δεξιά).
Το λίπος βρίσκεται σε διαφορετικά επίπεδα και μέχρι περίπου 13 %, ανάλογα με την προέλευση του μυός. Αποτελείται από ουδέτερα λιπίδια, φωσφολιπίδια, χοληστερόλη. Τα πιο σημαντικά λιπαρά οξέα στο λίπος του μυός είναι το ελαϊκό (40 %), το παλμιτικό (28 %), το στεατικό (20 %), το λινελαικό (5 %), το λινολενικό (0,5 %). Υπάρχει ομοιόμορφη κατανομή σε κορεσμένα και μονοακόρεστα, και τα επίπεδα πολυακόρεστων λιπαρών οξέων είναι χαμηλά. Οργανικά οξέα : το κύριο οξύ στο μυϊκό ιστό είναι το γαλακτικό οξύ (0,2-0,8 % του βάρους του νωπού κρέατος), και ακολουθούν το γλυκολικό και το ηλεκτρικό οξύ. Άλλα οξέα υπάρχουν σε ίχνη. Υδατάνθρακες : η συγκέντρωση των μυών σε γλυκογόνο ποικίλει (0,02-1,0 % του βάρους του νωπού κρέατος). Τα ζάχαρα βρίσκονται σε επίπεδα 0,1-0,15 %. Σε μεγαλύτερη συγκέντρωση είναι η 6-φωσφογλυκόζη και άλλα φωσφορυλιωμένα ζάχαρα, ενώ υπάρχουν και ελεύθερα (γλυκόζη, φρουκτόζη, ριβόζη). Βιταμίνες : βρίσκονται, με φθίνουσα συγκέντρωση, νικοτιναμίδιο, παντοθενικό οξύ, α- τοκοφερόλη, πυριδοξίνη, ριβοφλαβίνη, θειαμίνη, βιταμίνη Κ, ρετινόλη, βιοτίνη, φολικό οξύ, κυανοκοβαλαμίνη. Ανόργανα : βρίσκονται κάλιο (0,25-0,4 %), φωσφόρος (0,30-0,55 ως Ρ2Ο5), νάτριο (0,07-0,2 %), χλώριο (0,04-0,1 %). Σε μικρότερες συγκεντρώσεις μαγνήσιο, ασβέστιο, ψευδάργυρος, σίδηρος και άλλα.
Flavour κρέατος Το ωμό κρέας έχει αδύναμο flavour άρωμα. Όμως, με τη θέρμανση σχηματίζονται πολλές ενώσεις. Ο χαρακτήρας του flavour εξαρτάται από το είδος του κρέατος και τη μέθοδο παρασκευής του. Στη γεύση συμβάλλουν με διάφορες γεύσεις αμινοξέα, 5 -AMP και 5 - IMP, υποξανθίνη, καρνοσίνη, ανσερίνη, καρνιτίνη, κρεατινίνη, κρεατίνη, γαλακτικό οξύ, ηλεκτρικό οξύ, ανόργανα. Τα γλουταμινικά άλατα προσδίδουν γεύση umami. Οι κύριες ενώσεις αρώματος βραστού βοδινού (αλλά υπάρχουν και σε χοιρινό και κοτόπουλο) είναι οι : οκτανάλη, εννεανάλη, δεκαδιενάλη, μεθανοθειόλη, μεθειονάλη, 2- φουρφουρυλοθειόλη (2-φουρφουροθειόλη), 2-μεθυλο-3-φουρανοθειόλη, 3-μερκαπτο-2- πεντανόνη και HD3F (4-υδροξυ-2,5-διμεθυλο-3 (2Η)-φουρανόνη). Εάν το βοδινό θερμανθεί για μεγαλύτερο χρόνο η μεθυλοτριδεκανάλη προκύπτει σημαντική ένωση αρώματος. Το άρωμα του βραστού κοτόπουλου δεν είναι τόσο έντονο όσο του βοδινού, ενώ έντονη είναι η λιπαρή νότα του. Το άρωμα του τηγανητού κοτόπουλου οφείλεται σε αλδεύδες strecker και πυραζίνες. Μονοφωσφορική αδενοσίνη Μονοφωσφορική ινοσίνη
4-υδροξυ-2,5-διμεθυλο-3 (2Η)-φουρανόνη (φουρανεόλη) (αριστερά), 3-μερκαπτο-2-πεντανόνη (δεξιά). Για τον αρωματισμό τροφών χρησιμοποιούνται αρώματα που προέρχονται από τη θέρμανση πρόδρομων ενώσεων. Βασικός στόχος είναι ο σχηματισμός οσμών παρόμοιων με του κρέατος. Αυτό πετυχαίνεται κυρίως με θέρμανση κυστείνης με ριβόζη. Η γλυκόζη είναι λιγότερο αποτελεσματική, ενώ η ραμνόζη ευνοεί το σχηματισμό HD3F. Για οικονομικούς λόγους μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως πηγές αμινοξέων φτηνά πρωτεϊνικά αερολύματα, ενώ άλλοι πρόδρομοι όπως θειαμίνη και φωσφορικά μονοζαχαριτών προστίθενται με τη μορφή εκχυλισμάτων ζυμών. Λίπη ή λάδια προστίθενται για να παραχθούν οι καρβονυλικές ενώσεις που συνεισφέρουν στη συγκεκριμένη για κάθε ζώο νότα κρέατος.
Τα είδη κρέατος που χρησιμοποιούνται είναι το βοδινό και το μοσχαρίσιο, το πρόβειο και το αρνίσιο, το κατσικίσιο, το χοιρινό, το αλογίσιο, τα πουλερικά, το κυνήγι. Το κρέας που προέρχεται από διάφορα όργανα ζώων καλείται σπεσιαλιτέ κρέας. Το αίμα (3-4 % του ζώντος ζώου) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή προϊόντων, όπως κόκκινων λουκάνικων. Επίσης, οι ζωικοί αδένες όπως πάγκρεας, επινεφρίδιος κ.α., παρέχουν χρήσιμα παραπροϊόντα κατάλληλα για φαρμακευτική χρήση. Στα άγρια ζώα (κυνήγι) είναι τα ελάφια, αγριόχοιροι, λαγός, πουλιά ή πουλερικά. Το κρέας των άγριων ζώων αποτελείται από εύθραυστες ίνες συνεκτικές, και έχει μικρές ποσότητες συνδετικού και λιπιδικού ιστού. Έχει κόκκινο, κοκκινο-μαύρο χρώμα, και flavour χαρακτηριστικό κάθε ζώου. Το σίτεμα του κρέατος απαιτεί μεγαλύτερο χρόνο από ότι τα ήμερα, λόγω της πυκνής και συμπαγούς δομής του μυϊκού ιστού.
Οι μέθοδοι συντήρησης του κρέατος είναι η ψύξη (0 o C, 3-6 εβδομάδες), η κατάψυξη (- 18 με -20 o C, 9-15 μήνες). Η αφυδάτωση (υγρασία τελικού προϊόντος 3-4 %) συχνά συνδυάζεται με αλάτισμα, νίτρωση, κάπνισμα. Το αλάτισμα (5 %, 10-20 %) περιορίζει την ανάπτυξη μικροοργανισμών και αναστέλλει τη δράση ενζύμων. Τα νιτρώδη/νιτρικά είναι αντιμικροβιακά, ενώ εμπλέκονται και στη σταθεροποίηση του χρώματος. Με το κάπνισμα μειώνεται η υγρασία στο 10-40 %, ενώ μεταφέρονται από τον καπνό ενώσεις με βακτηριοκτόνο και αντιοξειδωτική δράση. Η θερμική κατεργασία είναι σημαντικό τελικό στάδιο. Χαρακτηριστικές μεταβολές που συμβαίνουν είναι η ανάπτυξη γκριζωπού-καφέ χρώματος, θρόμβωση της πρωτεΐνης, μείωση της ικανότητας συγκράτησης νερού, αύξηση του ph, ανάπτυξη χαρακτηριστικού αρώματος μαγειρεμένου ή ψημένου κρέατος, μαλάκωμα που οφείλεται στη συρρίκνωση και στη μερική μετατροπή του κολλαγόνου σε ζελατίνη. Στα κρεατοσκευάσματα είναι το κονσερβοποιημένο κρέας, το ζαμπόν (χοιρινό που υφίσταται ωρίμανση και κάπνισμα, ωμό/βρασμένο) το μπέικον (λίπος πλάτης χοίρου που αλατίζεται και καπνίζεται), τα αλλαντικά (γαλακτική ζύμωση), τα λουκάνικα (μαγειρεμένα, βραστά), η κρεατόπαστα (μαγειρεμένα προϊόντα), και τα εκχυλίσματα κρέατος (συμπυκωμένα με θέρμανση υδατικών εκχυλισμάτων. Άλλα προϊόντα είναι σούπες και σάλτσες σε σκόνη.
ΨΑΡΙΑ ΚΑΙ ΘΑΛΑΣΣΙΝΑ Τα ψάρια παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη διατροφή. Είναι πηγή βιολογικά πολύτιμων πρωτεϊνών, λιπών και λιποδιαλυτών βιταμινών. Τα ψάρια μπορεί να ταξινομηθούν με διάφορους τρόπους. Ανάλογα με το περιβάλλον που ζουν (θάλασσας όπως ρέγγες, μουρούνες, γλυκού νερού όπως κυπρίνος, πέστροφα, και στα δύο όπως χέλια, σολωμός). Τα ψάρια θάλασσας μπορεί να διακριθούν σε βυθού και ανοικτής θάλασσας. Επίσης, ανάλογα με το σχήμα του σώματος (στρογγυλό, όπως η μουρούνα ή επίπεδο/πλατύ όπως η γλώσσα). Η αλιεία για εμπορία γίνεται σε ανοιχτές θάλασσες, κοντά στις ακτές και στα γλυκά νερά. Επίσης, υπάρχουν οι ιχθυοκαλλιέργειες. Στη θάλασσα αλιεύονται, εκτός από τα ψάρια, και τα οστρακόδερμα (αστακοί, καβούρια, καραβίδες, γαρίδες) και τα μαλάκια (μύδια, στρείδια, χτένια, καλαμάρια). Ακόμη, στη θάλασσα αλιεύεται η φάλαινα που είναι θηλαστικό και όχι ψάρι. Η παραγωγή της αλιευτικής βιομηχανίας, ως σύνολο, έχει αυξηθεί τον 20 ο αιώνα. Το 1900 η αλίευση ήταν περίπου 4 εκατομμύρια τόνοι και το 1996 102 εκατομμύρια τόνοι. Στο παγκόσμιο εμπόριο ψαριών, το 21,8 % αφορά νωπά ψάρια, το 23,9 % καταψυγμένα ψάρια, το 11,0 % αλατισμένα, καπνιστά και μαριναρισμένα, το 12,8 % κονσερβοποιημένα, το 29 % ιχθυάλευρα και ιχθυέλαιο, και 1,5 % διάφορα άλλα. Πολλά ψάρια χρησιμοποιούνται ως τροφή. Γενικά, τα λιπαρά ψάρια έχουν καλύτερη γεύση από τα μη λιπαρά. Τα ψάρια με πολλά κόκκαλα έχουν μικρότερη ζήτηση από τα ψάρια με λιγότερα κόκκαλα.
Ψάρια του γλυκού νερού Τέτοια είναι τα χέλια, ο κυπρίνος (γριβάδι), η πέρκα, ο σολομός, η πέστροφα, το λευκόψαρο (ρέγκα του γλυκού νερού). Τα ψάρια του γλυκού νερού δεν έχουν μεγάλη οικονομική σημασία. Όμως, είναι πηγή βιολογικά πολύτιμων πρωτεϊνών. Τα χέλια είναι γλυκού και θαλασσινού νερού. Ο σολομός και η πέστροφα θάλασσας είναι μεταναστευτικά ψάρια. Ψάρια θάλασσας Καρχαρίες. Σκυλόψαρα με μήκος περίπου 1 m, διατίθεται στο εμπόριο μαριναρισμένα ή καπνιστά. Ο γαλάζιος καρχαρίας έχει κρέας παρόμοιο με το μοσχαρίσιο, και συχνά καλείται ψάρι-μοσχάρι. Ρέγγα. Η ρέγκα είναι ένα λιπαρό ψάρι, με λιποπεριεκτικότητα > 10 %. Χρησιμοποιείται ευρέως ως τροφή, και πρώτη ύλη για ιχθυάλευρα και ιχθυέλαια. Οι γαύροι ή αντσούγιες συμπεριλαμβάνονται στην ομάδα της ρέγκας. Επίσης, η σαρδέλα. Μουρούνες. Τα ψάρια αυτά είναι μη λιπαρά, με λιποπεριεκτικότητα < 1 %. Σε αυτά συμπεριλαμβάνονται η μουρούνα, ο γάδος και άλλα. Κοκκινόψαρα. Τα κοκκινόψαρα είναι ψάρια πλούσια σε βιταμίνες, συνεκτικά και σχετικά παχιά (λιποπεριεκτικότητα 1-10 %). Περκοειδή ψάρια. Ο τόνος έχει κόκκινο μυϊκό ιστό και μοιάζει με αυτόν του βοδινού. Είναι λιπαρό ψάρι, με περίπου 16 % λίπος. Το σκουμπρί είναι επίσης λιπαρό ψάρι, με περίπου 12 % λίπος. Επίπεδα ψάρια. Σε αυτά συμπεριλαμβάνονται, μεταξύ άλλων, η γλώσσα και το καλκάνι.
Σύσταση ψαριών Το δέρμα των ψαριών αποτελείται από την εξωτερική μεμβράνη και το εσωτερικό δέρμα. Το σώμα των ψαριών καλύπτεται πλήρως από το μυϊκό ιστό. Το βρώσιμο μέρος του σώματος του ψαριού είναι μικρότερο από ότι στα θηλαστικά. Κυμαίνεται από 38-75 % του συνολικού βάρους του ψαριού. Το κρέας των ψαριών και των ζώων της ξηράς είναι εύπεπτο. Όμως, τα ψάρια πέπτονται αρκετά πιο γρήγορα, και έτσι έχουν πολύ μικρότερη ικανότητα κορεσμού. Η βιολογική αξία των πρωτεϊνών των ψαριών είναι ανάλογη αυτών των ζώων ξηράς. Η περιεκτικότητα των ψαριών σε πρωτεΐνες είναι 15-22 % του εδώδιμου τμήματος των ψαριών. Το ποσοστό της υγρασίας είναι 61-81 % του εδώδιμου τμήματος. Κάποια ψάρια είναι άπαχα, με λίπος 0,1-0,4 % ή λιγότερο από 1 %, όπως η πέρκα, η μουρούνα, ο γάδος. Κάποια άλλα έχουν υψηλά λιπαρά, 16-26 %, όπως το χέλι, η ρέγγα, ο τόνος. Πολλά ψάρια έχουν ενδιάμεση λιποπεριεκτικότητα, όπως η σαρδέλα (5), το γριβάδι (4,8), ο σολωμός (14).
Πίνακας. Μέση σύσταση ψαριών, % του εδώδιμου τμήματος. Ψάρι Υγρασία Πρωτεΐνη Λίπος Ανόργανα Εδώδιμο τμήμα, % Ψάρια γλυκού νερού Χέλι 61 15 26 1,0 70 Πέρκα 80 18 0,8 1,3 38 Γριβάδι 75 19 4,8 1,3 55 Σολωμός 66 20 14 1,0 64 Ψάρια θάλασσας Μουρούνα 82 17 0,64 1,2 75 Κοκκινόψαρο 78 19 3 1,4 52 Ρέγγα Ατλαντικού 63 17 18 1,3 67 Ρέγγα Βαλτικής 71 18 9 1,3 65 Σαρδέλλα 74 19 5 1,6 59 Σκουμπρί 68 19 12 1,3 62 Τόνος 62 22 16 1,1 61
Πρωτεΐνες Οι σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες αποτελούν το 20-30 % των ολικών πρωτεϊνών του μυϊκού ιστού. Οι πρωτεΐνες μυϊκής συστολής αποτελούν το 65-75 % των πρωτεϊνών, και οι πρωτεΐνες του συνδετικού ιστού το 3-10 %. Στα θηλαστικά αντίστοιχα είναι περίπου 30, 50 και 15 %. Οι επί μέρους πρωτεϊνικές ομάδες και οι λειτουργίες τους στο μυϊκό ιστό των θηλαστικών και των ψαριών έχουν την ίδια αντιστοιχία. Οι σαρκοπλασματικές πρωτεΐνες αποτελούνται κυρίως από ένζυμα, που είναι αντίστοιχα με αυτά στο μυϊκό ιστό των θηλαστικών. Το προφίλ των ενζυμικών πρωτεϊνών είναι χαρακτηριστικό κάθε είδους ψαριού και χρησιμοποιείται για ταξινόμηση των ψαριών. Οι χρωστικές (μυογλοβίνη, αιμογλοβίνη) είναι σε υψηλά επίπεδα στους σκουρόχρωμους μυς, ενώ σε πολύ χαμηλά στους ανοιχτόχρωμους. Η αιμογλοβίνη απουσιάζει σε μερικά μαλάκια αλλά και στα ψάρια της Ανταρκτικής που έχουν άχρωμο αίμα. Οι πρωτεΐνες μυϊκής συστολής στα ψάρια είναι σε μεγαλύτερο ποσοστό (στο σύνολο των πρωτεϊνών) σε σχέση με τα θηλαστικά. Η θερμική σταθερότητα των πρωτεϊνών των ψαριών είναι μικρότερη από αυτή των θηλαστικών, ενώ επίσης υδρολύονται πιο γρήγορα από τη θρυψίνη. Οι παραπάνω ιδιότητες συνηγορούν με το εύπεπτο των πρωτεϊνών των ψαριών. Τα μαλάκια περιέχουν παραμυοσίνη, που αποτελείται από δύο πεπτιδικές αλυσίδες ΜΒ 95-125 kda και έχει δύο δισουλφιδικούς δεσμούς που συμβάλλουν στη σταθερότητα του μορίου. Οι πηκτές που παρασκευάζονται από κρέας μαλακίων είναι πιο ελαστικές και συνεκτικές από τις πηκτές από πρωτεΐνες ψαριών.
Η περιεκτικότητα των πρωτεϊνών του συνδετικού ιστού είναι μικρότερη από ότι στα θηλαστικά. Το κολλαγόνο είναι μέχρι 90 % και το υπόλοιπο ελαστίνη. Η θερμοκρασία συρρίκνωσης του κολλαγόνου του ψαριού, Τs, είναι πολύ μικρότερη από αυτή των θηλαστικών (περίπου 45 o C και 60-65 o C). Τα δύο παραπάνω συντελούν στο να είναι τα ψάρια πιο τρυφερά από το κρέας των θηλαστικών. Η θερμοκρασία πήξης του ορού του αίματος των πολικών ψαριών (Αρκτική, Ανταρκτική) είναι χαμηλότερη από των άλλων ψαριών (-2 o C έναντι -0,6 μέχρι -0,8 o C). Αυτό αποδίδεται σε γλυκοπρωτείνες που περιέχουν (μεγάλη ενυδάτωση, αντιψυκτική δράση). Το μη πρωτεϊνικά άζωτο είναι 9-18 % και σε άλλα ψάρια 33-38 %. Η ιστιδίνη είναι το κύριο ελεύθερο αμινοξύ (0,6-1,3 %) στα ψάρια με σκουρόχρωμη σάρκα (τόνος, σκουμπρί). Κατά τη βακτηριακή αποσύνθεση σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα ισταμίνης. Στα ψάρια με ανοιχτόχρωμη σάρκα η ισταμίνη είναι σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Τα θαλασσινά ψάρια περιέχουν οξείδιο της τριμεθυλαμίνης, 40-120 mg/kg (συμμετέχει στη ρύθμιση της ωσμωτικής πίεσης). Από αυτή, μεταθανάτια με βακτηριακή αποικοδόμηση, σχηματίζεται τριμεθυλαμίνη που έχει οσμή ψαρίλας. Τα ψάρια του γλυκού νερού πολύ μικρές συγκεντρώσεις τριμεθυλαμίνης. Η συγκέντρωση των πτητικών βάσεων αζώτου αυξάνεται μετά το θάνατο, και η αύξηση επηρεάζεται από τη διάρκεια και τις συνθήκες αποθήκευσης. Το επίπεδο των πτητικών αμινών μπορεί να είναι δείκτης για τον έλεγχο της νωπότητας των ψαριών.
Ισταμίνη Τριμεθυλαμίνη Η κρεατίνη στο νωπό μυϊκό ιστό των ψαριών είναι 600-700 mg/kg. Στα οστρακόδερμα υπάρχει σε σχετικά υψηλά επίπεδα η αργινίνη. Οι πουρίνες στο νωπό μυϊκό ιστό των ψαριών είναι 300 mg/kg. Το γλυκογόνο είναι ο κύριος υδατάνθρακας, μέχρι 0,3 %, αλλά σε χαμηλότερα επίπεδα από ότι στο μυϊκό ιστό των θηλαστικών. Το λίπος (λάδι) των ψαριών ποικίλει. Επηρεάζεται από το είδος του ψαριού, την ηλικία, την εποχή και την τροφή. Η εναπόθεση του λίπους γίνεται στους μυϊκούς ιστούς (όπως στη ρέγγα), στο συκώτι (όπως στη μουρούνα) ή στα έντερα (όπως στην πέρκα). Τα ψάρια αποτελούν σημαντική πηγή ω-3 λιπαρών οξέων με 5 και 6 διπλούς δεσμούς. Τα οξέα αυτά θεωρούνται πολύτιμα από άποψη φυσιολογίας και διατροφής. Το σκουμπρί, ο κόκκινος σολωμός, ο τόνος περιέχουν υψηλά επίπεδα ω-3 λιπαρών οξέων.
Τα επίπεδα σε τοκοφερόλες (αντιοξειδωτικά) είναι σχετικά χαμηλό. Έτσι, τα λιπίδια των ψαριών (πλούσια σε ακόρεστα λιπαρά) οξειδώνονται εύκολα. Το λίπος των ψαριών και το συκώτι τους αποτελούν σημαντική πηγή λιποδιαλυτών βιταμινών Α και D. Επίσης, υπάρχουν οι βιταμίνες Ε (τοκοφερόλη) και Κ. Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, νιασίνη βρίσκονται σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις, ενώ άλλες βιταμίνες σε μικρές συγκεντρώσεις. Τα ψάρια περιέχουν υψηλά επίπεδα P, Mg, Ca, Fe, ενώ περιέχουν Cu και I. Πίνακας. Ανόργανα σε μυ ψαριού. Στοιχείο mg/kg Στοιχείο mg/kg P 1.730-2.170 Fe 5-248 Mg 240-310 Cu 0,4-1,7 Ca 48-240 I 0,1-1,0
Οι ενώσεις αρώματος σχηματίζονται με ενζυμική οξειδωτική αποικοδόμηση των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων, με δράση λιποξειδασών. Αυτές είναι οι ακεταλδεύδη, προπανάλη, 1-οκτεν-3-όνη, 1,5-οκταδιεν-3-όνη, 2,6-εννεαδιενάλη, 3,6-εννεαδιενάλη, 2,4- δεκαδιενάλη. Κατά το μαγείρεμα συμβαίνουν αυξομειώσεις στις συγκεντρώσεις τους. Οι έντονα πτητικές ακεταλδεύδη και προπανάλη μειώνονται, ενώ άλλες όπως οι εξανάλη, 4- επτενάλη, μεθειονάλη αυξάνονται. Κατά την ψυχρή αποθήκευση, τα ελαττώματα αρώματος μπορεί να εμφανίζονται πιο γρήγορα στα λιπαρά ψάρια σε σχέση με τα ψάρια με μικρή λιποπεριεκτικότητα, λόγω της υπεροξείδωσης των πολυακόρεστων ω-3 λιπαρών οξέων. Η 2,6-διβρωμο-φαινόλη, που έχει χαμηλό κατώφλι αντίληψης, συνεισφέρει στο άρωμα του φρέσκου θαλασσινού ψαριού. Σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις προσδίδει δυσάρεστο άρωμα (έχει παρατηρηθεί στις γαρίδες). Η τριμεθυλαμίνη έχει οσμή ψαρίλας, και η δυσάρεστη οσμή της μπορεί να ανιχνευτεί μετά από βακτηριακή μόλυνση σε θερμοκρασίες > 0 o C. Μεθειονάλη 2,6-διβρωμο-φαινόλη
Πολλά ψάρια, συμπεριλαμβανομένων και διατροφικά πολύτιμων ψαριών, μπορεί να προκαλέσουν δηλητηρίαση με την κατανάλωσή τους. Η τοξικότητα ποικίλει με την εποχή, αφορά ολόκληρο το σώμα είτε συγκεκριμένα όργανα, και οφείλεται σε τοξικές ενώσεις όπως πεπτίδια, πρωτεΐνες και άλλες. Το μαγείρεμα μπορεί να καταστρέψει ορισμένες από τις τοξικές ενώσεις. Τα ψάρια μεγάλου μεγέθους μπορεί να συσσωρεύουν υδράργυρο. Σημειώνεται ότι τα φυτά και τα ζώα συσσωρεύουν τον υδράργυρο καθόσον δεν αποβάλλεται με το μεταβολισμό τους. Έχει οριστεί ανώτατο όριο Hg στα ψάρια 0,5 ppm. Μεταθανάτιες αλλαγές Μετά το θάνατο, ο μυϊκός ιστός του ψαριού υποβάλλεται ουσιαστικά στις ίδιες αυθόρμητες αντιδράσεις με το μυϊκό ιστό των θηλαστικών. Λόγω της μικρής περιεκτικότητας του μυός του ψαριού σε γλυκογόνο, η πτώση του ph είναι μικρή. Γενικά μειώνεται στο 6,2. Η διάρκεια και η έκταση της νεκρικής ακαμψίας εξαρτάται από τον τύπο και τη φυσιολογική κατάσταση του ψαριού. Σε μερικά είδη, η ακαμψία μπορεί να παρέλθει μετά από αρκετές ημέρες. Ενδογενείς πρωτεινάσες του ψαριού υδρολύουν την περιοχή Ζ των μυοινιδίων. Το κολλαγόνο προσβάλλεται από την κολλαγενάση. Η ακτίνη και η μυοσίνη δεν αποικοδομούνται. Κριτήρια νωπότητας Η ειδική ηλεκτρική αντίσταση του μυός του ψαριού μειώνεται κατά την αποθήκευση. Ο δείκτης διάθλασης του υγρού του ματιού του ψαριού αυξάνεται κατά την αποθήκευση (θολώνουν). Η αύξηση σε πτητικές αζωτούχες ενώσεις όπως η τριμεθυλαμίνη είναι χημικό κριτήριο για εκτίμηση της ποιότητας των ψαριών. Επίσης, η μεταθανάτια αποικοδόμηση του ΑΤΡ (προς ινοσίνη είτε υποξανθίνη) προχωρά ανάλογα με την απώλεια της νωπότητας. Με ανιχνευτή αερίων μπορεί να γίνει ανίχνευση ενώσεων που προκαλούν αλλοίωση της οσμής.
Μέθοδοι συντήρησης ψαριών Η ψύξη (< 0 o C) και η κατάψυξη (ταχεία κατάψυξη, -30 με -40 o C) είναι κοινές και άμεσες μέθοδοι συντήρησης. Με αφυδάτωση (στον ήλιο ή με ξηραντήρα) η υγρασία είναι 12-18 %. Με αλάτισμα (ξηρό ή σε άλμη) το ψάρι μπορεί να έχει 10-15 % NaCl. Τα καπνιστά ψάρια λαμβάνονται από νωπά, καταψυγμένα ή αλατισμένα ψάρια. Τα ψάρια εμπορεύονται και μαριναρισμένα. Η μαρινάδα είναι ξύδι ή κρασί ή μίγμα τους, συνήθως με την προσθήκη μπαχαρικών και αλατιού. Τα ψάρια εμβαπτίζονται ή υγραίνονται μέσα στη μαρινάδα πριν τη χρήση ή πριν ζυμωθούν και αποθηκευτούν. Το ψάρι μπορεί να είναι νωπό, καταψυγμένο, αλατισμένο, ολόκληρο ή σε κομμάτια. Το μαρινάρισμα κάνει το μυϊκό ιστό πιο τρυφερό χωρίς θερμική κατεργασία. Στο εμπόριο κυκλοφορούν τηγανητά και βραστά προϊόντα ψαριού. Επίσης, παστεριωμένα και κονσερβοποιημένα προϊόντα ψαριού. Τα αυγά του οξύρρυγχου (αυγοτάραχο) μετά από ειδική επεξεργασία καλούνται χαβιάρι. Υπάρχει το κοκκώδες και το πιεσμένο χαβιάρι. Άλλα προϊόντα ψαριού προέρχονται από υδρολύματα πρωτεϊνών ψαριού. Επίσης, τα ιχθυέλαια. Τα μέρη των θαλασσινών που δεν χρησιμοποιούνται στη διατροφή επεξεργάζονται και προκύπτουν τα ιχθυάλευρα, που χρησιμοποιούνται ως τροφή ψαριών ή πουλερικών.