Change in amino acids compositions of beef with concentrated fattening of cattle

Full Text

В условиях интенсификации животноводства все большее значение приобретает усиление контроля за качеством получаемой продукции. Это вызвано и ускорением роста животных под влиянием стимуляторов, других биологически активных веществ, и применением новых технологий производства. В связи с этим мы поставили задачу изучить питательную ценность появившейся в торговой сети говядины, полученной на концентратном откорме крупного рогатого скота, по содержанию в ней жира, протеина и входящих в него аминокислот и сравнить с говядиной, полученной по традиционной технологии, и свининой.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Готовую мясную продукцию для исследований приобретали в одном из торговых центров Москвы. Образцы на химический анализ отбирали из длиннейшего мускула спины (Musculus longissimus dorsi). Для сравнительного анализа были взяты три образца: два из говядины и один из свинины. Первый образец приготовили из говядины традиционного откорма (I т.о.), второй — из «мраморной» (II к.о.) и третий — из свинины (III с.). Первый и третий образцы отбирали из поперечного разреза охлажденной полутуши по последнему ребру. В качестве второго образца использовали готовый продукт в целлофановом вакуумном пакете под фирменным названием «Медальон из мраморной говядины», полученной на зерновом откорме крупного рогатого скота «ангус черный» (правильное название — абердин-ангусская порода) в течение 200 дней.

Химический анализ проводили в исследовательском центре ФНЦ «ВНИТИП» РАН в 2018 году. Химический и аминокислотный состав изучен в воздушно-сухом веществе мышечной ткани (табл. 1 и 2).

Показатель	Проба
	I говядина (т.о.)	II говядина (к.о.)	III свинина (с.)
Влага первоначальная, %	75,23	65,16	75,15
Протеин, %	83,58	60,39	80,52
Жир, %	6,83	35,41	7,22
Зола, %	4,16	2,68	6,36

Таблица 1.

 

Химический состав мышечной ткани в воздушно-сухом веществе

 

 

Обращают внимание большие различия по химическому составу мышечной ткани, полученной из, так называемой, «мраморной говядины» при концентратном откорме по сравнению как с говядиной традиционного откорма, так и свининой. В мышечной ткани говядины второй группы было меньше протеина (60,4%) и больше жира (35,4%) в сравнении с говядиной первой (83,6% и 6,8%), а также мясной свининой (80,5% и 7,2% — соответственно). Если в мышце крупного рогатого скота на концентратном корме содержалось на 20.23% меньше протеина, то жира было примерно в пять раз больше, чем в мышце свиней и крупного рогатого скота при традиционном кормлении. Таким образом, на концентратном откорме у жвачных животных усиливается синтез жира и ослабляются синтетические процессы белка. Об этом можно судить по аминокислотному составу протеина (табл. 2).

Установлено, что сумма аминокислот изменяется в каждой группе пропорционально содержанию мышечной ткани, а доля каждой из них соответственно их биологическому статусу и в зависимости от типа кормления скота (табл. 3).

 

Таблица 2. Аминокислотный состав протеина, % в протеине

Аминокислоты	Проба			Сравнение, разность, %
	говядина		свинина	I и II		III и II
	I традиционный откорм	II концентратный откорм	III мясная	разность		разность
				%(доля)в протеине |	% от доли	%(доля)в протеине |	% от доли
Лизин	7,54	5,29	6,99	2,25	29,8	1,70	24,3
Гистидин	3,52	2,94	3,53	0,58	16,5	0,59	16,7
Аргинин	5,70	3,90	4,98	1,8	31,6	1,08	21,7
Аспарагиновая кислота1	7,96	5,61	7,87	2,35	29,5	2,26	28,7
Треонин	3,95	2,69	3,78	1,26	31,9	1,09	28,9
Серин	3,13	2,21	2,99	0,92	29,4	0,78	26,1
Глутаминовая кислота2	13,28	9,14	12,52	4,14	31,2	3,38	27,4
Пролин	2,96	2,52	2,85	0,44	14,9	0,33	11,6
Глицин	3,44	2,68	3,88	0,76	22,1	1,20	31,0
Аланин	4,83	3,50	5,02	1,33	27,5	1,52	30,3
Цистин	0,97	0,62	0,83	0,35	36,1	0,21	25,3
Валин	4,46	3,09	4,43	1,37	30,7	1,34	30,3
Метионин	2,33	1,48	1,87	0,85	36,5	3,39	20,9
Изолейцин	4,29	3,21	3,98	1,08	25,2	0,77	19,4
Лейцин	7,01	5,12	6,58	1,89	24,0	1,46	22,2
Тирозин	3,18	2,05	2,83	1,13	35,1	0,78	27,6
Фенилаланин	3,55	2,71	3,25	0,84	23,7	0,54	16,6
Триптофан	0,41	0,31	0,52	0,10	24,4	0,11	26,2
Сумма аминокислот:	82,51	59,07	78,64	-	-	-	-

Примечание. Определяли вместе с: ¹ аспарагином, ² глутамином

 

 

 

 

Показатель	Группа
	I (т.о.)	II (к.о.)	III (с.)
Протеин, %	83,6	60,4	80,5
Сумма аминокислот, %	82,5	59,1	78,6
Ранговый порядок всех чисел, или их суммы	1	3	2

Таблица 3.

 

Сравнительные данные содержания протеина и аминокислот в мышечной ткани

 

 

Оказалось, что во второй группе степень концентрации всех без исключения аминокислот была значительно ниже, чем в других. На концентратном откорме содержание аминокислот в мышечной ткани уменьшилось как по сравнению с говядиной на традиционном откорме, так и со свининой.

Общее содержание аминокислот в мышечной ткани концентратной группы было на 23,4% меньше, чем у крупного рогатого скота на традиционном откорме и на 19,5% меньше, чем у свиней.

Чтобы определить степень и возможные причины снижения концентрации каждой аминокислоты в отдельности, целесообразно рассматривать их по принципу участия в классах глобулярных и фибриллярных белков.

Под влиянием зернового откорма у животных в большей степени уменьшалась концентрация лизина, аргинина, аспарагиновой и глутаминой кислот (аспарагин и глутамин), треонина, метионина, лейцина, тирозина. Так, содержание лизина уменьшилось на 29,8 и 24,3% от его доли в говядине (I) и свинине (III) соответственно (далее указываем в таком же порядке), аргинина - 31,6 и 21,7%, аспарагиновой кислоты - 29,5 и 28,7, треонина - 31,9 и 28,9, глутаминовой кислоты - 31,2 и 27,4, метионина - 36,5 и 20,9, лейцина - 24,0 и 28,2, тирозина - на 35,6 и 27,6%.

Большинство из этих аминокислот характеризуется высокой молекулярной массой (146,2.181,2), сложной химической структурой, большим углеродным числом. [2] Их остатки встречаются в глобулярных белках, выполняющих динамические функции. [5] К ним относятся ферменты, гормоны, аминокислоты, предшественники многих сложных биохимических соединений и биологически активных веществ. Они активизируют транспортные, сократительные, запасные, защитные и другие белки. В предыдущих исследованиях установлено, что кодоны этих аминокислот способствуют синтезу белка, кодируют рост и высокую мясную продуктивность животных. [2, 4]

Другая группа аминокислот, входящих в состав фибриллярных белков, куда относится аланин, валин, глицин, пролин, серин и некоторые другие, также сокращались под влиянием концентратного кормления (II) в достаточно высокой степени. По сравнению с I и III группами уровень аланина снизился на 27,5 и 30,3%, валина - на 30,7 и 30,3, глицина - на 22,1 и 31,0, пролина - на 14,9 и 11,6, серина - на 29,4 и 29,1% соответственно их доли в мышечной ткани.

Эти аминокислоты характеризуются низкой молекулярной массой (75,1.119,1), малым углеродным числом (С₂-С₅), но высокой частотой встречаемости в белках, доходящей до 100%, как аланин. [2] Они входят в состав структурных белков, образующих оболочки, внутренние стенки клеток, мембраны, регулирующие клеточный метаболизм и составляющие большую часть клеточного вещества. [5] Они составляют главную часть соединительной ткани, межпучковой, межмускульной и подкожной жировой клетчатки, наполняющейся жиром.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Рассмотрим причины снижения концентрации аминокислот, а также изменения качества получаемой продукции. В первом случае главными из них становятся нарушения физиологии пищеварения скота с многокамерным желудком и возможные отступления от норм кормления животных. Во втором - нарушения процессов синтеза мышечной ткани в организме скота.

Обращает вимание сильно действующий фактор, влияющий сразу на все встречающиеся аминокислоты в одном направлении - в сторону уменьшения их содержания в мышечной ткани. Следует полагать, что он определяется изменением характера рубцового пищеварения в многокамерном желудке крупного рогатого скота под влиянием несвойственного для него концентратного типа кормления. Из-за недостаточного поступления в желудок грубых кормов (луговая трава, сено, доброкачественная солома однолетних зерновых культур) у жвачных животных нарушаются расщепление кормовой массы, выделение из нее питательных веществ и их усвояемость. Также сказывается «неполноценное» с физиологической точки зрения действие длительного скармливания жвачным большого количества зернового корма и недостатка грубых кормов. Во-первых, даже полноценное зерно злаковых бедно белком, особенно по содержанию в нем незаменимых аминокислот (лизин и метионин). Во-вторых, чисто зерновой рацион противопоказан крупному рогатому скоту на откорме, потому что при обильном кормлении дает нежелательную для человека слишком жирную говядину, содержащую большое количество полинасыщенных жирных кислот.

В работе показано, что даже в самом нежирном из всей мышечной ткани животных - длиннейшем мускуле спины крупного рогатого скота (II) концентратной группы содержалось 35,4% жира или примерно в пять раз больше, чем в мышце свиней и крупного рогатого скота на традиционном откорме. В то же время было на 20...23% меньше протеина. Отрицательная корреляция признаков выражается в том, что чем больше жировой ткани, тем меньше мышечной, в первую очередь протеина, а значит и общей массы аминокислот - главной составной части белка.

Ведущую роль в регулировании липидного и липопротеидного синтеза сыграли аминокислоты, входящие в состав фибриллярных белков, в том числе глицин, пролин и другие аминокислоты этого класса, остатки которых в большом количестве находятся в миозине, фиброине шелка, коллагене, эластине, кератине. [5]

Установлено, что глицин и пролин с низкой молекулярной массой кодируют и принимают участие в синтезе мышечной ткани жирных животных, а, к примеру, лизин и фениаланин с высокой молекулярной массой - в синтезе мышечной ткани мясных животных. [2]

Наиболее высокая суммарная массовая доля азотистых оснований отмечается в кодонах олигомерных аминокислот (табл. 4), играющих решающую роль в реализации генетической информации.

Решающую роль в специфике каждого олигомерного кодона играют взаимодействующие два

 

первых азотистых основания в триплете. Присоединение к ним любого основания в третье положение кодона не в состоянии изменить суммарную массу доли основания настолько, чтобы она повлияла на сформировавшиеся функции диплетов. В таком случае указанные суммарные массы долей оснований находятся в следующих пределах, мол. %: лизина - 79,6.87,9, фенилаланина - 77,6.84,9, глицина - 63,0.71,3 и пролина - 63,8.72,1. [2, 3]

При взаимодействии кодонов аминокислот с высоко долевыми основаниями, регулирующими белковый обмен, границы критической массы вещества находятся в пределах 77,6.87,9 мол.%, а с низко долевыми основаниями, регулирующими липидный обмен - 63,0.72,1 мол.%. [2, 3]

Кроме того, пролин, образующийся из глутаминовой кислоты, действует как регуляторный, ингибитор (репрессор) по типу обратной связи. Если в системе (организме) накапление пролина, превышает допустимый уровень, то первая из ферментативных реакций, ведущих к его образованию, оказывается ингибированной (подавленной). Биосинтез большинства аминокислот регулируется по принципу обратной связи, благодаря функционированию регуляторных ферментов. Неслучайно также, что глицин входит в большом количестве в состав фибриллярных белков и мышечной ткани жирных животных. По свидетельству Л. Полинга [7], эта аминокислота принимает активное участие в синтезе пептидных связей в полипептидных цепях бесконечно в процессе синтеза полипептид- ных цепей.

Мы привели лишь два примера разной по своей сути активности аминокислот, входящих в состав фибриллярных белков, чтобы показать их биохимическую функцию и большую роль в сокращении концентрации аминокислот и увеличении жира в туше под влиянием концентратного откорма крупного рогатого скота.

В результате такого кормления вместо филигранных узоров тонкого рисунка в мышцах, получившего название «мраморность», в говядине появляются толстые прослойки жира. Они хорошо видны невооруженным глазом и в межпучковых пространствах, и межмускульных зонах, и в подкожной жировой клетчатке. Вдоль хребтовой части туши даже появляется несвойственный для говядины жировой полив, доходящий как у свиней до 1,5.2,0 см.

Однако у говяжьего жира примерно на 10% выше температура плавления, на 15.20 единиц меньше йодное число, чем свиного, а, следовательно, ниже его расщепляемость и усвояемость. [7]

В говядине больше, чем в свинине, насыщенных жирных кислот, но в два раза меньше мононенасы- щенных и в четыре-пять раз меньше полиненасы- щенных жирных, в том числе незаменимых - линолевой и линоленовой, входящих в состав клеточных мембран. [1, 6]

Недостаток в организме полиненасыщенных жирных кислот способствует увеличению насыщенных жирных кислот и повышению в крови людей холестерина, что становится причиной тяжелых заболеваний. [6, 8]

У многих животных постоянный уровень холестерина регулируется по принципу обратной связи. При поступлении с пищей избытка данного стероида, его биосинтез в клетках организма ингибируется. Из-за отсутствия такого механизма контроля у человека, содержание холестерина в крови может существенно возрастать при жирной диете (особенно в возрасте 20-60 лет). Это, во-первых, становится причиной закупорки желчных протоков, жировой инфильтрации печени, а также образования камней. Во-вторых, что не менее опасно, холестерин откладывается в форме атеросклеротических бляшек в стенках кровеносных сосудов, содержащих этот стероид. [8 и 9] Именно данное обстоятельство дает основание считать, что технология производства говядины на концентратном откорме крупного рогатого скота нуждается в коренном преобразовании.

Это, в первую очередь, относится к более рациональному использованию уникальных генетических задатков скота абердин-ангусской породы, сформировавшихся в процессе длительной эволюции и совершенствования черного комолого скота в Шотландии. Все признаки этого некрупного скота, характеризующегося высокой мясной продуктивностью, находятся в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности, образуя сложную, неразрывную систему. Нарушение хотя бы одной важной биологической особенности неизбежно приводит к расшатыванию, разбалансированию слаженности составных частей единого организма.

Смена типа кормления - отказ от приготовления сложных кормовых смесей, включающих в себя грубые корма, необходимые жвачным, переход на концентратный откорм, приводит к нарушению системы пищеварения, синтеза аминокислот, протеина и ожирению животных.

Нуждаются также в совершенствовании размещение мясного скотоводства и система содержания животных. Важнейшая отрасль животноводства, как правило, районируется в степных зонах, в долинах предгорий, возвышенностей, суходольных лощинах, лугах и пастбищах. Преобразование отрасли будет, несомненно, способствовать увеличению производства и повышению качества говядины и улучшению здоровья людей. [4, 10]

About the authors

V. D. Kabanov

MGAVM&B – K.I. Skryabin Moscow Veterinary Academy

Author for correspondence.
Email: kabanovvd@yandex.ru

Corresponding member of RAS, Professor

Russian Federation, 109377, Moskva, ul. Akademika Skryabina, 23

P. I. Tishenkov

MGAVM&B – K.I. Skryabin Moscow Veterinary Academy

Email: kabanovvd@yandex.ru

Grand PhD in Biological sciences, Professor

Russian Federation, 109377, Moskva, ul. Akademika Skryabina, 23

Yu. I. Timoshenko

MGAVM&B – K.I. Skryabin Moscow Veterinary Academy

Email: kabanovvd@yandex.ru

PhD in Agricultural sciences

Russian Federation, 109377, Moskva, ul. Akademika Skryabina, 23

A. N. Shevyakov

All-Russian Research and Technological Poultry Institute

Email: kabanovvd@yandex.ru

PhD in Biological sciences

Russian Federation, 141313, Moskovskaya obl., Sergievo-Posadskij r-n, g. Sergiev Posad, ul. Pticegradskaya, 10

L. V. Khasanova

All-Russian Research and Technological Poultry Institute

Email: kabanovvd@yandex.ru
Russian Federation, 141313, Moskovskaya obl., Sergievo-Posadskij r-n, g. Sergiev Posad, ul. Pticegradskaya, 10

Yu. S. Kozharinova

All-Russian Research and Technological Poultry Institute

Email: kabanovvd@yandex.ru
Russian Federation, 141313, Moskovskaya obl., Sergievo-Posadskij r-n, g. Sergiev Posad, ul. Pticegradskaya, 10

References

Supplementary files