Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Определение качества мяса по биофизическим свойствам

ВАК РФ 06.02.04, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Автореферат диссертации по теме "Определение качества мяса по биофизическим свойствам"

РГ5 0/1

i о ГП г

' Украинская академ ия аграрных наук Институт животноводства

на правах рукописи

Ш И Г И М А Г Л В И КТО Р АЛ £ К САН Д РО В И Ч

УДК: 637.5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ^ЯСА ПО БИОФИЗИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

06.02.04 - частная зоотехния технология производства продуктов животнооодства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Харьков - 1 994

Работа выполнена в лабораториях биофизики и оценки качества кормов и продуктов животноводства Института животноводства Украинской академии аграрных наук.

Научные руководители: Медведев Вячеслав Александрович, доктор сельскохозяйственные наук,

профессор,

Погорелов Александр Степанович, кандидат физико-математических нау

Официальные оппоненты: Козырь Владимир Семенович, доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, чл.-корр. УААН Татузян Рафаэль Александрович, доктор биологических наук.

Ведущее предприятие: Полтавский институт свиноводства.

.ГУги

- 'Л'«

Защита состоится »<■•<-г" 190.4 ГОда в чзсо

на заседании специалиизироваяного Совета Д.020.10.01. в Институт животноводства УААН (312120: г.Харьков, п/о Кулиничм),

С дяссертадай можно ознакомиться в бяблнотеке института. Автореферат разослан *М» Не гл^Ц )994 года.

Ученый секретарь спвцшшизированного Совета доктор с.х. наук,

чл.- корр. УААН Кввдаба В.Н.

- } -

t. СНЯДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ» ..

Актуальность темы. Исследование физических свойств тканей сельскохозяйственных животных с применением современных твхнтвс-. квс средств измерений обусловило новые пум. развития методов опре-. д&яешгя состава и связанного с ним качества важнейшего продукта животноводства - мяса.

История исследования физических свойств и состава животных ткзней'насчитывает уж не одно десятилетке (ВалПеИ F.H.,Callow S.Ií. ,Т935, Guie K.S. .Curtis H.J., Г936, Тарусов Б.К. и сотр., 19381958, Schfran Н.Р., 195Т, Тышкевич С.,1972, Рогов if.А. .Горбатов Á.B.,1-974, Березовский В.А. и др., 1990 и другие автора).

Однако, в прикладном, зоотехническом аспекте, изучение фгзи-чвских характеристик мяса началось сравнительно недавно в связи с развитием аромьвяленной технологии его производства и массовой селекцией животных на повышение мясности. Негативные последствия этой ^ягенскфикации производства мяса выразились в снижении его основа« показателей качества - рН, цвета, влажности, влагоемкости и внутримышечного жиросодержакия. (Briskey Е., '1964, ifcDougall В.В.,1970, Herring К.К. et al.,1971, Устинов Д.А., 1976, Tarrant P.V. et ai.,i9S7, Фошчев Я.П. ,1984-,1991 и другие). Это привело -к значительным экономическим потерям из-за выбраковки сырья на перерабатывающих предприятиях по технологическим требованиям. Отсюда воздасла необходимость в разработке простых и быстрых методов определения показателей качества мяса для развертывания исследований líjárara его снижения.

Широкое применение в биологических исследованиях нашли такие известные физические методы, как рефрактометрия й кондуктометрия.

- г -

Они позволяют изучать кятактлые ткани благодаря основному достоинству - неразруиащвму воздействш на измеряемый биообъект. Применена» этих методов (особенно второго) удобно и перспективно еае ж потому, что они сравнительно легко встраиваются в автоматизирован-ане системы контроля качества мяса в туаах. Такав систеш широко распространены на перерабатывающих предприятиях передовых в области животноводства стран мара и, к сокалению, слабо развиты у 'Вас (SwatlandL H.J.,1983, FeloUiusen F. et al., 1987, Reul ü.,1938, Scheper J.,t988 et al., Kreuzer M. et al.,1994).

Отмеченные обстоятельства определила актуальность надш. исследований, направленных на разработку и совершенствование методов определения показателей качества мяса, основанных на его биофизических свойствах.

Цель и задачи исследований. Цель работа - изучить оптические и эдактрофизические характеристики свинины и говядины и разработать на их основе способы и приборы для определения показателей качества мяса но содержанию вода и'внутримышечного жира.

Для достижения дели необходимо было решить еле душке задачи: 1 .Изучить возможность применения методов рефрактометрии и электрометрии для. исследования свойств свинины и говядина.

2.Разработать методики для измерений оптических и электрофизически характеристик мяса.

3.Изучить количественные значения этих характеристик.

4.Установить взаимосвязь между измеренными характеристиками к показателями качества мяса, определяемыми по содержанию воды и внутримышечного хира.

5.Разработать способы и приборы для определения показателей качества мяса по изученным биофизическим характеристикам.

Научная новизна. Впервые исследована зависимость рефракции (показателя преломления) света в ннтактшй говядине от естественной а заданной влажности. Установлено, что найденная закономерность объясняется наличием слабосвязанной вода и влагоемкостыэ мяса. Обнаружена корреляция между показателем преломления света в говядине а естественной влагностыз (г=0.82, р<0.001), что использовано для разработки метода ее определения. Разработана адекватная модель рефракции. Показано» что с ее помощью по зависимости рефрак-*циг о? заданной влажности можс определить влатоегжость мяса графоаналитическим путем.

Впервые исследовано явление поляризаций плоских электродов при протеканш слабого постоянного тока через интактную свинину. На поляризационной кривой обнаружен нэизвестанй ранее прямолинейный участок, наклон которого связан с влагоемяость» мяса (г*=0.8б, р<0.001). Лрбдлогена злэктрофазкческая модель, опясквапцзя исследованное явление в тершнаж радиотехнических параметров. Результаты исследований объясняются образованием двойного электрического слоя в празлектродном пространстве, пршектродккми электрохкяпе-схиш рэакздаш и диффузионным протест переноса.

На основе исследований поляризации разработан способ епроде-ления влагоемгсостя мяса (авт.свид. СССР Л 1458818, 1965г.).

Изучены особенности проводакхяи говядины и сшшшн на переменном токе в диапазоне частот 20-2*1 С^гц. По дисперсионным зависимостям проводимости выбраны и обоснованы оптимальные параметры тока для измерения распределения и содержания внутримышечного жира говядины (&8раморвости>.

По результатам исследований проводидаоти разработаны способ и устройство для определения объемной мраморности мяса '(авт.свид.

- * -

СССР Л 1409922. 1988г.).

Практическая значимость работы. Разработанные способы н приборы рекомендуется применять для определения качества мяса з лабораториях НИИ н мясокомбинатов, а также душ массовых автоматизированных экспресс-анализов на перврабатываэдюс предприятиях пищевой промышленности. Результата выложенных исследований можно также использовать в селекционно-племенной работе для оценки качества мяса животных мясного направления.

Реализация результатов исследований. Результата проведента исследований были использованы для разработка новых способов определения влагоемкоста свинины, вдакнасти и мраморности говядины. Разработанные по этим способа« приборы применялись на Артековском мясокомбинате Донецкой облает и в лаборатории оценки качества мяса института животноводства УААН:.

Апробация работы. Результаты исследований по теш диссертации были доложены на:

- Всесоюзном научно-производственном совещании по применению оптического излучения в сельскохозяйственном производстве (г.Львов сентябрь, 1984г.).

~ 2-й республиканской научно-производственной конференции молодых ученых к специалистов (г.Харьков, сентябрь, -1986г.).

- методических советах института тавотноводства УААН (г.Харьков, 1935-19Э0Г.).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертация опубликовано 7 работ, в том числе 2 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Объем работы. Диссертация изложена на 125 страницах машинописи, состоит т введения, обзора литературы, материалов и мзтодов

- 5 -*

исследований, результатов и ш. обсуждения, выводов» предложений: и содержат 10 таблиц, 21 рисунок, залэтая 5 схем зкспзрщзнталъннх установок и пргборов. Список кегользованаой литературы состоит из 162 ксточнекоз, а том числе 53 .иностранных.

Основлке положеният выносшые на| задиту.

- метод определения влажности говядины по рефракцщ света з ней в оптической днsjtssohb ;

- способа определения влагоемкости свинины а мршорности говядины по электрофизическим свойствам на постоянном и переменном токе.

• 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ.

Исследования выполнены на образцах свшшш и говядины, взятых от еивотных численностью 154- и 73 гояозн соответственно из различных хозяйств." опытного хозяйства "Украинка", совхоза-комбината "Углэгорский* и госдлеюазода на. Калишгнз Донецкой области, учебного хозяйства Херсонского С5Ш, спецхоза "Чартаозршеаь" и МОПС Ъелаллейското района Харьковской области. В опытах использованы образ«« мясэ свиней пород 'крупная белая, ландрас, дврок и нх помесей, а также крупного рогатого скота черао-гострой и сяшэятальс-кой пород. Образцы для измерений огбярэлг в шлутушэж на уровне 9-12 ребра кз мышц» L.doral.

■ Рефакцию света намеряли на образцах говяданы, взятых спустя 24 часа посла убоя, 'с помощью серийного рефрактометра тща %РФ-454 вря естественном освещении. Поскольку мясо непрозрачно, показатель прелсшэзия на образцах определяли в отраженном свете по методике язм&рения мутшх а непрозрачных сред, прилагаемой к прибору.

Вначале определялн рефракцию света в вденягошх (из одной проб**} йнтактшх образцах с известной естественной влажностью. й«Т9М,

- б -

¡периодически подсушивая эти образцы экспресс-методом (Моргун Э,М..Осипов С.Г. а др., 1984), определяли их рефракцию при заданной влажности. После этого определили рефракцию различных ттакгъш образцов с известкой влажностью. Результата нанесли на общий график, дифференцируя который получили значения влагоемкостн я слабосвязанной воды по разработанной графоаналитической методике. Суть ее состоит в измерении параметров дифференциальной кривой согласно предложенной модели .рефракции. Ддя сравнения влажность тех га образцов определяли традиционным методом высушивания до постоянной массы.

Электрофизические характеристики исследовали на образцах свинины и говядины б первые часы к через 12, 24 и 48 часов после убоя. Основным объектом измерений на постоянном токе была свкгашэ, а на переменном -.говядина. Это объясняется различием их строения к состава, связанным с возможностями регистрации соответствующих электрических параметров.

Измерения параметров поляризации свинины при протекании слабого постоянного тока проводили на автоматизированной установке в составе вольтметра типа В7-21, транскриптора типа Ф2Ьи и цифо-печатэвдей машинн типа ЭУМ-23. Автоматическая работа установки обеспечивалась разработанным для этого импульсным генератором с дискретно изменяемой скважностью. Одновременно данные выводили на самописец для графических измерений и визуального контроля. Образцы помещали в кювете между электродами, изготовленными из различных металлов. После установки образца к электродам прикладывали напряженке от источника постоянного тока. С электродов сншзлн падение напряжения, возраставшее по маре рвзвития поляризации.

Исследовали роль и влияние различных факторов на скорость ли-

нейного роста поляризации - материала электрода, плотности тока, температура, влагоемкости образца, времени .после убоя.' Поем этого провали сери» измерений скорости линейной поляризации на образцах с различной влэгоемкостью в сравнении с известным методом зе опре-деленая. Аналогичные измерения провели с помощью автоматического прибора, разработанного в ходе исследований.

Измерения электрической проводимости говядины и свинины при пропускании переменного тока выполняли на установке, коди^щирова-иной по известной схеме (Тарусов B.H.,í%8), включающей генератор типа ГЗ-ЗЗ, вольтметр типе В7-16А и кювету для образца.

Изучали проводимость мяса при различных условиях - содержание тара в образце, частота тока, время после убоя, температура. После впбора по дисперсии проводимости оптимальных параметров тока проводили измерение внутримышечного ккросодержания по следующей методике, В образец вводила кондуктометрический датчик,- через который пропускала ток и регистрировали изменение электропроводности образца с помощью самописца. На диаграмме поучали кркзую изменения нроводамости при движении датчика сквозь толщу образца. По сняже-ки» проводимости определяли наличие жировых включений, а т размеры - по ширине "пиков" диаграммы. Снимая диаграммы б 3-х взиимю-перпендикулярных плоскостях и проводя соответствуют расчеты, получали объемную характеристику внутримышечного «ироссдеркания --мрамораость. Способ измерений реализован в автоматизированном устройстве для определения мрашрностя е объеме.

Данные измерений обработаны статистически на ÍÍ3BM IBM PC АТ, "РОБОТКЖ 1715м и микро-ЗВМ "Электрскика-МШДля обработки использован пакет прикладные программ "SfáTCRAPalCS" и собственные вспомогательные программы.

■ з. результаты тштовмж и овсттт.

3.!. Рефрактометрия говядины" а оптическом диапазоне, Яоказателк пре^оиленяя п|°: образцов с заданной влажностью,-• подучетшй по методу рашоивриодачвской вкскресс-сушки, прэдстав-. лет на рис.1. Здесь же показаны результат измерений яятакт--шх образцов с рааягчной естественной влажностью. Установлена -связь этой шшшности с показателем прелоштния ' г~0.82, р<0.001, что использовано для разработки метода измерения влажности то.-..реф--

рйКЦШ.

Статистический анализ результатов измерений Ейказал.-'.что- при;;-, заданной влажности, б отличие от естественней, вариация "я. яогрза- . ность показателя врвжшвшя больше. Это объясняется- • флуктуацией;,•• температуры и неравномерным испарением воды с поверхности оорззцз.? в процессе к после вкспресс-сушки. с

£*е. 1. гваксикость р0#р*.*а«« Рас. 2. Скорость •езмеиеявя

от вяажвоет«. ре#ра*я«*.' "

; ■ ■ ■ г

Подученная зависимость существенно .н®л$ш&йаа в области влаг-яоети 72-74%. Это объяснено тем, что иетзктный образец в, процессе.

экспресс-сушки быстро теряет так называемую слабосвязанную воду. На поверхности образца, где вода испаряется, остаются "пустоты", которые не успевают компенсироваться укорочением мышечных волокон. 3 результате этого мясо становится менее шютккм'(Рогов И.А..Горбатов А.В.,(974), фазовая скорость света в нем растет, а рефракция уменьшается. После выхода слабосвязанной ваш остается компонента, образующая гидратнке оболочки белков, дальнейшее высушивание не приводит к сколько-нибудь заметному изменению показателя преломления вследствие прочной связи оставшейся вода с белками мяса (Месхи А.Й.,1984),

Для объяснения полученной зависимости и расширения возможностей метода рефрактометрии построена фгзико-математическая модель рефракции. Согласно этой модели преломляющая поверхность образца представлена в виде слоя элементарных губок одинакового размера, ко разной пористости. При. равномерном наполнения губок водой их влажность различна к есть величина случайная. Отсюда следует, что ее распределение подчиняется нормальному закону в соответствии с центральной теоремой статистики. Значит, средняя влажность и ее дисперсия являются параметрами, гауссовой кривой плотности вероятности "полноты" губки. Подставляя параметры из эксперимента и интегрируя эту кривую по всей влажности,'получили.зависимость, подобную изображенной на рис.1. Установлено, что та же зависимость хорошо (с точностью ГЖ) описывается логистической: функцией но уравнению Ферхшьста-Перла (Франс Дж. и Тсрндн Дж., 1987) . Дифференцирование этого уравнения приводит к нормальному распределению (с точностью 0Л%), по графику которого (рис.2.) можно определять слабосвязанную зоду и влагоешость образца; Для этого нужно взять точки, отстоящие на ¿За от максимума графика производной на рис.2.

Верхнее значение +Зо дает общую влаяность, викнее -За - влагоемю сть, а вся ширина- графика - слабосвязаякую воду. Значения этих В! личнн, рассчитанные по предложенной шделз, совпали с эксперкме] том с точностью порядка 1Ж.

3.2. Электрофизические свойства свашнн на постоянной токе.

Поляризационные кркше, снятые на разных образцах свинка? изображены на рис.3. Установлено, что все она имеют пршголичей-а {с точностью не хуже 0.2%) участок. Ето параметры - наклон, ка^и н продолкительиость во времени для каждого образца различны. Покг зано, что эти различия есть следствие злектрохямического процесс? протекащего на электродах и в своеобразном проводящем растворе образце ткани. Растворителем и средой для движения нонов (Ткакевя С., 1972), а также их поставщиком в этом процессе выступает елабс связанная вода. Содержание этой воды определяет ввд поляризацион ной кривой и скорость процесса на ее .швейном участке. Взанмообус ловленность содержания с^абосвязэнной воды я влагоемкости мяо (Ыесхм А.И.,1984)-позволила установить корреляции влагоеккоста с скорость.» линейной поляризации г=0.6б, р<0.001.

Для разработки способа определения _влагоемкости по скорое? линейного роста кривой -поляризации изучено влияние на нее разлш них -факторов. Обнаружено, что основное влияние оказква»? мзтериа. электрода, плотность тока, время после убоя в температура образца

Кривые поляризации на электродах из различных гш-аллов пока-

I

зары на рис.4. Установлено, .что линейшй участок появляется толь» на-'электродах из нержавеющей стали. При суяершшши кривых н: других металлах, входящие в состав этой стали, получена кривая, качественно подобная "стальной". Из этого следуех- вывод о роли ма-

и,в

2.0

1.6

1.2

0.8

и, в. 2. 8

2. 4

2.0

о. а

зо

60

90 120

Рас.3.Золяр»зазвоккае крЕаае

яз разиих образцах сз«екни.

т«т аа

я.сталь

арок

Ж9Х930 _1_,

30

60

зо 120 г,с

Р*с. 4. Ео;5ярязац!оааы9 грвэне на различны» иотиххзг.

териала электрода, которая сводится к тому, что з данном случае имеет место • адджсквный приэлектродкыа оккслительыо-аосетановитель-кн» процесс с электролизе?.? слабосвязанной воды при участки .элект-рохйшчвекик потенциалов электродов (Скорчзллетти В.В., 1969). Скорость процесса пропорциональна концентрации: реагирующих гонов я вновь образующихся прк электролизе воды на линейном участке кривой поляризации. Поэтому именно здесь целесообразно определять влаго-емкость образца.

Изменение плотности тока, которая задавалась размерам электрода и каяршшнкем источника питания, показало, что эти величины связана обратной зависимость? с параметрами линейного участка щт~ зой поляризаций. Это объяснено изменением скорости течения электрохимического аряэлектродного процесса, определяющего скорость развития поляризации во времени {Качалов Ю.П. и др.,1980, Скерчелле-

H

гш В.В., 1969). Исходя из этого было опре;:,-. г;Но значение оптимальной плотности тока порядка 40 мкА/ем? нрк которой процесс поляризации проходит с сохранением параметров жейного участка.

Изучено влияние времени посла убоя .и температуры образца на скорость поляризации яа линейном участке. Установлено, что в перша несколько часов после убоя измевемя сксроста незначительны, затем качинается резкое уменьшение, которое практически стабилизируется после полусуточного созревания образца, рас.5. Послеубойная кинетика является следствием процесса созревания мяса, при котором происходит уменьшение Елагоемкости (Заяс Ю.Ф.,1961). Установлено уменьшение скорости поляризации с температурой, рис.б. Это объясняется тек, что с ростом последней развиваются два основных про-

сто

&t т.6

s. s

1.6

, мВ/с

Ш ût\

4.5

мВ/с

<- J*1 X.

. s

3.1

V

■6 12 16 2

Рве. S. Воеяеубойяая аянвтгка скарост* поляразаяжг.

t,4

20

4.0

60

ao t, С

Ряс.б."еияературная яннетвка cKopoo'iî соа*р«зац**.

цесса, обусловливающие друг друга ~ тепловая денатурация тканевых белков и ускоренный гликолиз (Вг1вкеу Н,<1.»1964->, Они приводят к освобождению части связанной воды аз гадр&тша оболочек белков, выделению ее в межклеточное пространство и уменьшения тем самым влагоемкосги мяса. Такнм образом, дзшне кинетика подтвердили первоначально установленную связь скорости линейной поляризации с

Злагоемкостьэ свинины.

Для упрощенной интерпретации экспериментальной таляризацаеа-■Ш кривой проведено радиотеншческое моделирование образца мяса ревисторно-ешостной схемой. Кривая, снятая на модели совпала с эксперименгзлыюй на начальном и конечном участках. Однако, линейного участка на ней, как следовало оаидать, не бкло, поскольку ре-зисторно-вмкостаая схема дает только экспоненту (заряд емкости). Тагам образом, существенный вклад з общую экспериментальную кривую вносит установленная поляризационная емкость образца мяса..

Теоретическое обоснование экспериментальных кривых поляризации проведено с позиций .'известных в электрохимии процессов образо- . вавия двойного электрического слоя (ДЗС) на границе электрод-раствор, реакций окас-юния-восстановлвния на электродах и диффузиошо-го переноса (Дамзскго Б.Б.,Шзтрий О.А.,1907, Зрден-Груз Т., 1976, Сксрчеллетти 8.В.,1969).

Анализ- установленного процесса поляризации образца с электродами позволил условно вддвлкть в нем 3 основные стадии: 1) формирование ДЗС, проходящее при напряжении, заданном суммарным электрохимическим потенциалом материала электродов и приложенной к ним внешней электродвижущей силой; . 2) электрохимическая реакция окисления-восстановления ионов воды образца с одновременным ее разложением (фарадйэвскяй процесс электролиза) - линейный участок кривой и 3) диффузия сольватированннх ионов и растворимых. белково-гядратвьп комплексов из толп® образца в приэлектродное пространство с адсорбцией ик и продуктов второй стадии на электродах. Все три стадии, перекрывая друг друга, развиваются одновремешо-поояедоватедыю, причем, превалировав?® какой-либо из них наблюдается яря изйзшняй плотности тока, которая задает скорость их раз-

вития. При оптимальной плотности тока все три стадии проявляются на кривой поляризации, а скорость ее ¿швейного роста прямо связана с влагоемкостыз образца.

3.3. Электропроводность говядины и свикиш на Переменном токе.

Переменный ток целесообразно применять при изучении проводк-«ости гетерогенных тканей, содергашх внутршыжчннй кар в гаде включений разных размеров, как, например, в говядане. В этом случае можно легко обойти изолирующее влияше sipa, особенно на повышенных частотах тока, а также удается избежать влияния поляризационных эффектов (п,3.2) и открывается возькжность изучения газораспределения в мышах.

Днсперсия удельного сопротивления (УдС) образцов говядины я свинины показана на рис.Т. Ra частотах ниже. 100гц сказывается вли-

р*1О3,0м*см

говядоа

13. S

Pie.7.Яхспарсяя удельвего сспро-тквлевщ мяса,

3 4 5 Igf.Ity '

4 5 Igt,ГЦ

Pie. Э, lícraepспя y¿бяьногр еоаро-

ТВВЯвНЕЯ SSP3,

янке-полярязацки электродов. С росток частоты подученная зависимо!

сть совпадает с известной кривой а-дасперста Уде в кшюметровом диапазоне (Рогов И.А- и др.,1931).

Механизм а-днсяерсии хорошо изучен (Schwan Н.?,,1У57). На его

2

1

2

1

основе можно считать, что низкочастотные токи протекают, главным образом во внеклеточной среде. При этом возможна только конная яроводамость. Мембраны клеток . с внутргшзечэнм аиром выполняет роль изолирующих каналов, что в целом обусловливает высокое УдС образца. Понижение УдО с увеличением частота (рже.7} иото объяснить соответствующим уменьшением емкостного сопротивления мембран клеток и жира, что приводит к их возрастающему влиянию на общую электропроводность,мяса.

• Установлено, что внутримышечный жир интегрально повышает УдС говяданн (рис. т, образцы ! и2 с двухкратна различием по жиру). Однако, его вклад определить трудно, так как он незначителен ка фоке определяющего влияния вода на проводимость. Для иллюстрации шеледаэго на рис.7 (нижняя кривая) показана дисперсия УдС свинины. Как известно (Лори Р.А., 1973), сна менее влагоемка (в ней Оо-лыле слабосзнзатой воды), чем говядина, при равном содержании внутримышечного жира. Это и приводит к общему уменьшению УдС свинины согласно механизму а-дисперсии,

Жнровэя ткань, взятая в отдельности, обладает высоким УдС из-за малого содержания веды, поэтому ее кривая дисперсии, сохраняй гот же характер, что и у тттаой ткани, имеет значения УдС в 3-5 раз выше (рис.8). В порядке сравнения обнаружено, что УдС свиного жира выше, чем говяжьего. Это соответствует меньшему содержанию в нем воды.

По факту установленного значительного различия -УдС жире а мяса обоснована, возможность измерения содержания и распределен;« внутримышечного жира (мраморкоста). Определено, что для этого необходимо вести раздельную регистрацию каровых включений в уолще образца мяса.

.Для разработка способа измерения нратрвости na дасаерсиш УдС мяса и жира выбрана оптимальная рабочая частота тока 3 кГц. fía ней линейность и чувствительность метода максимальны. Далее на этой частоте всследоваво влияние времени после убоя и тешературы на УдС. Установлено, что со временем после убоя УдС уменьшается,, подобно послэубойной кинетике скорости поляризации. Это происходит вследствие лизиса клеток при созревании мяса, выхода'их содерквмо-го в межклеточное пространство и образования дополнительно проводящих мостиков. С ростом температуры от 10 до 40°С УдС уменьшается незначительно вплоть до начала тепловой денатурации мышечных белков» По зтим данным шбрвт оптимальные усугвия измерения.

3.4. Разработка способов и приборов по определению качества мяса на оснозе изучениях характеристик.

Изученные биофизические характеристики мяса ж их. связь с показателями качества позволили разработать способа и приборы но определению влагоемкостя свинины, а "также-влажности и объемной мра-•морности говядины.

Для определения влажности говядины разработан метод рефрактометра, сущность которого состоит в измерении показателя прелом- . ления образца в ¡естественней« отраженном свете и определении по уравнению регрессии искомой влажности. Результаты измерения влажности этим методом и традкцйошагм методом высушивания до постоянной массы показали их равнозначность но Г-крятершз (р<0.01).

Для определения влагоемкости свиниш разработан способ поляризации на постоянном токе. Способ заключается в измерении скорости линейного роста напряжения поляризации образца и вычислении аяагоемкости по эмпирической' формуле. В упрощенном виде способ реализован в приборе, автоматически наполняющем необходимые опера-

цяи, а все вычесления - посредством встроенного микрокалькулятора. Основная погрешность прибора не более В качестве метрологического эталона з приборе использована разработанная резисторно-амностыая модель поляризации. Данные измерений влаговмкости прибором и известным методом Грау-Хаша коррелируют между собой (г=0.73,р<0.01'), а сами методы равнозначны по ?-критер*ш (р<0.01).

Определение объемной мраморности мяса на переменном токе проведено по различию проводимости жировых включений э тоже образца. Для этого разработан кондуктометрическкй дзтчйс в виде иглы с проводниками внутри. Измерительный конец датчика сравним с минимальными размерами жировых включений. Способ измерения состоит в сканировании датчиком всего объема образца, регистрации изменений проводимости, определении по ннм количества и распределения екдй--чешй ггира с последушим вычислением мраморности а присвоением образцу мяса соответствующей категории. Сканирование' всего образца дало возможность определить не только размер и количество включений в объеме, но и изучить топографию ¡парораспределения з мышце.

Предложенный способ определения мраморности реализован в устройстве, автоматически выполняющем почти все указанные операции. Минимальный определяемый размер включений жира .1 да. Сравнение предложенного способа с известным не проводилось, поскольку введен новый показатель мраморности - объемный. Он более полно и естественно отражает картину распределения вира в мясе.

Применение разработанных способов и приборов для измерения показателей качества мяса позволило установить ах породные различия у разных видов животных (табл 1а,б). Установлено, например, что свинина мясных пород (лаидрас, дврок) имеет влагоемкость достоверно яиге (р<0.05), чем мясо-сальная крупная белая, что находи-

¡s

тся в полном согласии с литературными данными по селекции'свшэй на мясность (Фиатов 1-Й. .Медведев В. А., 1975, Горин В Л. н др. ,1993).

Табл. 1 а

Видовые и породные показатели качества мяса, определенные разработашшка способами s приборами.

порода евшей

крупная белая ландрас дарок ландрас/кр.белая

к-во

голов

алагоашгаегь, %

20 14 10 23

58.93 ± 0,85 53.01' ± 1.66 53.54,s 2.04 57.55 ± 0.74

1'абл, 1 б

породы I к-во влажность,& ! -з I мршорвос?ь,см

кр.рог.скота j голов i

черно-пестрая 10 симментальская ! 10

75.34 ¿ 0.43 75.13 ± 0.77

2.6 ± 1.2 1 .8 ± 0.8

Полученные данные дают возможность заключить, что разработанная аппаратура имеет перспективу применения в селекционно-племенной работе по выведению пород сельскохозяйственных животных мясного направления.

Таким обр-азом, разработаны новые методики измерения оптических н электрофизических характеристик, гевяданы и свининк. Устагюв-лены к изучена связи изморенных характеристик с показателями качества мяса. На основе изученных связей.разработаны способы и прибери для определения показателей качества мяса югвотшх рззнкх видов и пород.

- 19 -ВЫВОДУ

1 - Качество мяса и его бионические свойства определяется содер хаваем и распределением вода по степени ее связи с белками мяса.

2. Естественная влажность говядины связана линейной зависимостью с показателем преломления света в нэй (г=0.82, р<0.001). На основе етсй зависимости разработан метод определения влажности говядины с помощью серийного рефрактометра.

3. Установлена J -образная зависимость показателя преломления света в говядине от заданной влажности, которая определяется соотношением влагоемкости мяса и количеством слабосвязанной воды в нем.

4. ' Влагоемкссть свинины связана прямей зависимостью (г=0.86, р<0.001) с поляризацией мяса на линейном участке ее кржвой в интервале 30-6Q с при прохождении постоянного тска. На основе этой зависимости разработан способ и прибор для определения влагоемкости свинины по наклону линейного участка кривей поляризации.

5. Экспериментально установленными био4нзическиш параметрами объективной оценки качества свинины по показателю- влагоемкости являются: применение электродов из неряавещей стали, плотность тока 40 мкА/см2, температура образца 20-30°С, время оценки качества мяса после убоя 2-4 часа шш после его созревания.

6. Особенности поляризации мяса связаны с образованием двойного электрического слоя в приэлэктроднем пространстве, электрохимическими приэлектродными реакциями и диффузионным процессом переноса белково-минеральшх компонентов мыиечной ткани.

7. Установлено, что между жировой и мышечной тканью говядины и свинины сушествует значительное (в 3-5 раз) различие проводимостеЯ на переменном токе. На основании этого различия разработаны способ и устройство для определения мраморности говядины в объемном изме-

-горении.

8. Экспериментально обоснованными биофизическими параметрами при определении качества говядгш ко показателю краморностн являются: частота тока 2 кГц, температура образца 20-30°С, время оценки качества мяса после убоя 2-8 часов или после sro созревания.

9, Обоснована возможность применения разработанных способов и приборов для оценки мэкпородаых различий показателей качества мяса.

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Для экспресс-анализа влажности ж определения влагоемкости говядины предлагается использовать модифицированный -применительно к оценке качества мяса метод рефрактометрии.

2. G целью определения содержания к распределения внутримышечного жира при изучении мясо-жаровых качеств (мраморности) говядины ре-' командуете« применять разработанный и • защищенный свидетельством на изобретение способ и прибор для автоматизированного измерения мраморности по электропроводности мяса на переменном токе.

3. Для массового определения влагоемкости свинины при сортировке туш по пригодности к технологической переработке предлагается применять разработанный и защищенный свидетельством на изобретение способ, основанный на поляризации мяса при протекании постоянного тока, зтим способом в комплексе с друпшк рекомендуется оценивать качество свинины по влагоемкости при селекции свиней на ыясность я. стрессоустсйчивость. -

4. Автоматический прибор для измерения влагоемкости мяса по способу поляризации рекомендуется для включения в систему АСУ ТП и контроля поступающего сырья на мясоперерабатывающем предприятии.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЭШ . 1. И&гнкага В.А., Бутаев Н.й. Определение содержания вода з мышечной ткани сельскохозяйственных яивотных//Тез. докл. коиф.по применении оптич. излуч. в сельском хоз-ве.-Львов.-i9B4.-c.i9. ?. Вуга'ев Н.И., By Куонг Тхнонг, Шигимага В.А. Определение влах-еости мышечной ткани методом рефрактсметряи//Иясная индустрия •CCCP.-198S.-* З.-с. 44.

•3. Медведев S.A., Бугаев ft.K., Архипов В.А., Моргун Э.М., .Белевец Т.К., Шигшага В.А., Осипов С.Г., Погорелова Й.В., Погорелов A.C., Позкяковский И.Я., Костенко B.C. Биофизические метода оценки селекционных признаков свиней и качества свинины в племенной работе// Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. совет. " Проблемы увеличения производства свинины ".-М.-1985.-с.22.

4. Эягимага В.А.. Определение содержания воды в мышечной тканя с/х -животных/Лез. докл. 2-й Республ. научно-проазв. ков£. мол. ученых в спец.-Харьков.-1986.-с.80.

Б. Бугаев Н.И., Костенко B.C.. Позяяковскнй К.Я., Шагимага В.А., Шаповалова Л.В. Способ определения качества мяса по мраморности. //Авт.свид. СССР. * 1409922 GOW 33/12.-1988.-БЮЛ. * 26.

6. Шигшага В.А. Способ определения водосвязыващей способности мяса//Авт.свид. СССР. * 1458818 G01N 33/12.-1969.-Ввл. А 6.

7. Григорьев Я.Ю..1£Ь£гимага В.А. Совершенствование методов -оценки качества свиникы//Н.-техн.бвл.ИЖ УААН.-Харьков.-1992.-вап.б{.-с.60.

Shiginsaga V.A. Meat Quality Assessasent • oil Biophysical Parameters.

Dlssertation {ffiamisckrlpt) for receiving a grade of Candidate or Sciences (Agriculture) in speciality 06.02.04. - Ssaall Animal Science, Animal Products Production Technology. Institute or Anlxaal Science or the Ukrainian Acadersy of Agrarian Sciences. Kharkov, 1994.

• The work contains the results of theoretical and experlisan-tal investigations of optical and electrophysical parameters of pork and beef in relation to meat quality characteristics.

It has been established, that light refraction characteristics are determined by moisture and water binding capacity (Ш0). DC Conductivity parameters of pork are determined by WBC and AG Conductivity parameters of beef - by marbling. The investigated biophysical parameters are used to develop net-hods and instruments for meat quality assessment.

Шагимага В.А. Определение качества мяса по биофизическим свойствам.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.02.04. - частная зоотехния, технология производства продуктов швотноводства. Институт животноводства УААН, Харьков, 1994.

Работа содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований оптических и электрофизических характеристик свинины и говядины в связи с качественными показателями мяса. _. Установлено, что показатели редакции света в «Товядвне определяются влажностью и влагоемкостью. Характеристики, проводимости свинины на постоянном токе определяются влагоемкостьв, а свойства говядины на переменном токе - мраморностью. Исследованные биофизические характеристики использованы для разработки способов и приборов для определения показателей качества мяса.

Ключов1 слова:

покаэники ЯК0СТ1, мясо, свинина, яяоттта, рефракиия, поляразащя, проводимють, засоби, вимхрювання, розробка.