肉的组织结构和化学成分.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,食品工艺学专题,课时：,14,课时,6,（果蔬加工工艺）,+8,（肉品加工工艺）,考核：闭卷，,70%+30%,第一章 肉的组织结构和化学成分,第一节 肌肉的构造,第二节结缔组织,第三节脂肪与骨骼组织,第四节肉的化学组成,第一节 肌肉的构造（,skeletal muscle),一、一般结构,肌纤维（基本构造单位）,（肌内膜）,初级肌束,（,肌束膜,),次级肌束,肌肉块,（肌外膜）,结缔组织膜起支架和保护作用，血管、神经通过三层膜穿行其中，伸入到肌纤维的表面，以提供营养和传导神经冲动。,50,150,条,二、显微结构,肌纤维,肌细胞是一种相当特殊化的细胞，呈长线状，不分支，,二端逐渐尖细，因此也叫肌纤维。,肌纤维直径为,10,100m,，长度为,1,40mm,，最长可,达,100mm,。,组成：肌膜,肌原纤维,肌浆,肌细胞核,（一）肌膜,肌纤维本身具有的膜叫肌膜，它是由蛋白质和脂质组成的，具有很好的韧性，因而可承受肌纤维的伸长和收缩。,肌膜向内凹陷形成网状的管，叫做,横小管,通常称,T-,系统或,T,小管。,（二）肌原纤维,两者均平行整齐地排列于整个肌原纤维。,粗丝和细丝在某一区域形成重叠，从而形成了横纹,-,“,横纹肌,”名称之来源。,肌原纤维又由肌丝组成：,粗丝、细丝,肌细胞独有的细胞器，约占肌纤维固形成分的,60%,70%,，是肌肉的伸缩装置。它呈细长的圆筒状结构，直径约,1,2m,，其长轴与肌纤维的长轴相平行并浸润于肌浆中。,光线较暗的区域称为,暗带（,A,带），,光线较亮的区域称为,明带（,I,带）,。,I,带的中央有一条暗线，称为“,Z-,线,”，它将,I,带从中间分为左右两半；,A,带的中央也有一条暗线称“,M-,线,”，将,A,带分为左右两半。在,M-,线附近有一颜色较浅的区域，称为“,区,”。,把两个相邻,Z-,线间的肌原纤维称为,肌节，,肌节是肌原纤维的重复构造单位，也是肌肉收缩、松驰交替发生的基本单位。,哺乳动物肌肉放松时典型的肌节长度为,2.5m,。,（三）肌浆,肌纤维的细胞质称为肌浆，填充于肌原纤维间和核的周围，是细胞内的胶体物质，含水分,75%,80%,。,肌浆内富含肌红蛋白、酶、肌糖原及其代谢产物和无机盐类等。,骨骼肌的肌浆内有发达的线粒体分布，说明骨骼肌的代谢十分旺盛，习惯上把肌纤维内的线粒体称为,“,肌粒,”,。,溶酶体，,内含有多种能消化细胞和细胞内容物的酶。,肌质网，,相当于普通细胞中的滑面内质网，呈管状和囊状，交织于肌原纤维之间。,骨骼肌纤维为,多核细胞,，但因其长度变化大，所以每条肌纤维所含核的,数目不定,，一条几厘米的肌纤维可能有数百个核。核呈椭圆形，位于肌纤维的周边，紧贴在肌纤维膜下，呈有规则的分布，核长约,5m,。,（四）肌细胞核,三、肌纤维分类,（一）外观分类,外观上，可将肌肉分为,红肌（,Red muscle,）,白肌（,White muscle,）,中间型肌（,intermediate muscle,）,红肌与白肌最为明显的例子：,禽肉大腿部的红肌和胸部的白肌,1.,红肌,肌红蛋白、线粒体的含量高,从而使肌肉显红色。红肌的网状组织的量是白肌的,50%,，与肌肉收缩密切关联的,Ca,2+,向网状组织内的输送以及释放也比白肌慢数倍。,红肌是以持续、缓慢的收缩为主，主要有心肌、横隔膜、呼吸肌以及维持机体状态的肌肉。,2.,白肌,指颜色比较白的肌肉，是针对红肌而言的，,特点,:,肌红蛋白含量少，线粒体的大小与数量均比红肌少。收缩速度快、肌原纤维非常发达，又称快肌。,（二）生理分类,肌纤维在生理学上最明显的差异是其收缩速度，据此肌纤维可以分为,快肌（,fast-twitch muscle,）与慢肌（,slow-twitch muscle,）。,在分类性质上,快肌相当于白肌，而慢肌相当于红肌。,快肌在受到刺激后不仅表现在收缩速度快，同时也表现在松弛速度快。,性 状,红色纤维,中间纤维,白色纤维,色 泽,红,红,白,肌红蛋白含量,高,高,低,纤维直径,小,小至中等,大,收缩速度,缓慢,快速,快速,收缩特性,连续紧张的，不易疲乏,连续紧张的,断续的，易疲乏,线粒体数目,多,中等,少,线粒体大小,大,中等,小,毛细管密度,高,中等,低,有氧代谢,高,中等,低,无氧酵解,低,中等,高,脂质含量,高,中等,低,糖元含量,低,高,高,（三）红肌（纤维）与白肌（纤维）生理生化特性的比较,第二节 结缔组织,结缔组织是将动物体内不同部分连结和固定在一起的组织，分布于体内各个部位。,肉中的结缔组织：,基质,细胞,(,很少,),细胞外纤维,胶原蛋白和弹性蛋白都属于细胞外纤维。,成纤维细胞、间充质细胞和脂肪细胞,。,1.,成纤维细胞,产生用于合成结缔组织胞外成分的物质，这些物质释放到细胞外基质后合成胶原蛋白和弹性蛋白。,2.,间充质细胞,它有可能发展成为纤维细胞，也有可能变为储存脂肪的细胞，即成脂肪细胞，这种细胞位于疏松结缔组织的基质中靠近血管的位置，当开始贮存脂肪后，就变成了脂肪细胞。,fibroblast,Mesenchymal cell,一、结缔组织细胞,结缔组织基质,由粘稠的,蛋白多糖,构成，还有结缔组织代谢产物和底物，如胶原蛋白和弹性蛋白的前体物。,蛋白多糖是一类大分子化合物，含有许多氨基葡聚糖,(,粘多糖,),。最典型的是,透明质酸和硫酸软骨素,。,透明质酸非常粘稠，存在于关节和结缔组织纤维之间。,硫酸软骨素则存在于软骨、筋腱和骨骼中。,这两种物质及有关蛋白具有,润滑和连结作用,。,Ground Substance,二、基质和纤维,纤维,结缔组织的纤维存在于细胞外，所以又称细胞外纤维。,细胞外纤维主要成分包括,胶原蛋白,和,弹性蛋白,。,1,胶原蛋白,图 原胶原蛋白分子结构及胶原蛋白纤丝的生成,是结缔组织的主要结构蛋白，筋腱的主要组成成分，也是软骨和骨骼的组成成分之一。,胶原蛋白的不溶性和坚韧性是由于,其分子间的交联，特别是成熟交联所致。,交联,是由胶原蛋白分子特定结构形成的，并整齐地排列于纤维分子之间的共价化学键。,如果没有交联，胶原蛋白将失去力学强度，可溶解于中性盐溶液。,为什么动物年龄增大，其肉嫩度下降？,2,交联（,Cross-Link,）,3,其它蛋白,弹性蛋白,是一种具有高弹性的纤维蛋白，其在韧带和血管中分布较多，在肌肉中一般只有胶原蛋白的,1/10,。,网状蛋白,形状和组成与胶原蛋白相似，但含有,10%,左右的脂肪，主要存在于肌内膜。,第三节脂肪与骨骼组织,一、脂肪组织,脂肪的构造单位是,脂肪细胞,。脂肪细胞或单个或成群地借助于疏松结缔组织联在一起，细胞中心充满脂肪滴，细胞核被挤到周边。,脂肪细胞是动物体内最大的细胞，直径为,30,120m,，最大者可达,250m,，脂肪细胞愈大，里面的脂肪滴愈多，因而出油率也高。,脂肪,在体内的,蓄积,，依动物种类、品种、年龄和肥育程度不同而异。,猪皮下、肾周围及大网膜；,羊尾根、肋间；,牛肌肉内；,鸡皮下、腹腔及肌胃周围。,脂肪蓄积在肌束内最为理想，这样的肉呈大理石样纹理，肉质较好。,脂肪在活体组织内起着保护组织器官和提供能量的作用，在肉中脂肪是风味的前体物质之一,。,骨组织和结缔组织一样也是由细胞、纤维性成分和基质组成，但不同的是其,基质已被钙化,很坚硬，起着支撑机体和保护器官的作用,钙、镁、钠等元素离子的贮存组织。,骨骼发育示意图,二、骨组织,骨质,根据构造的致密程度分为,密质骨,和,松质骨,。按形状又分为管状骨、扁平骨和不规则骨，管状骨密质层厚，扁平骨密质层薄。在管状骨的骨髓腔及其它骨的松质层孔隙内充满着骨髓。,骨髓,分,红骨髓,和,黄骨髓,，,红骨髓主要存在于胎儿和幼龄动物的骨骼中，含各种血细胞和大量的毛细血管；成年动物黄骨髓含量较多，黄骨髓主要是,脂类成分,。,骨由,骨膜,、,骨质,和,骨髓,构成,含量：,成年动物骨骼含量比较恒定，变,动幅度较小。,猪,骨约占胴体的,5%,9,牛,15%,20%,羊,8%,17%,兔,12%,15%,鸡,8%,17%,成分：,水分,占,40%,50%,胶原蛋白,占,20%,30%,无机质,占,20%,，主要是钙和磷,用途：,骨粉,.,骨油和骨胶,骨泥,超细骨粉,第四节肉的化学组成,肉的主要化学成份,一、蛋白质,二、脂肪,三、浸出物,四、矿物质,五、维生素,六、水,组成：依其构成的位置和在盐溶液中溶解性，分三 种蛋白质,肌原纤维蛋白质,占,50%,60%,，,肌浆蛋白质,约,30%,，,基质蛋白质,约,10%,20%,。,一、蛋白质,(,一,),肌原纤维蛋白（,Myofibrillar protein,）,构成肌原纤维的蛋白质，支撑着肌纤维的形状，因此也称为,结构蛋白。包括：,肌球蛋白,肌动蛋白,肌动球蛋白,原肌球蛋白,肌钙蛋白,(1),肌球蛋白,是肌肉中,含量最高也是最重要,的蛋白质，约占肌肉总蛋白质的三分之一，占肌原纤维蛋白的,50%,55%,，肌球蛋白是,粗丝,的主要成分，构成,肌节的,A,带,，分子量为,470000,510000,，形状很像“豆芽”，由,两条,肽链相互盘旋构成。,myosin II,肌球蛋白酶解示意图,在酶的作用下，肌球蛋白裂解为二个部分，即由头部和一部分尾部构成的重酶解肌球蛋白和尾部的轻酶解肌球蛋白,。,纤丝状态,可溶状态,图肌球蛋白在不同离子强度下的状态,肌球蛋白不溶于水或微溶于水，在中性盐溶液中可溶解，等电点,5.4,，在,55,60,发生凝固，易形成粘性凝胶，在饱和的,NaCl,或（,NH,),2,SO,4,溶液中可盐析沉淀。,肌球蛋白的头部有（,1,）,ATP,酶活性，,Ca,2+,是激活剂，,Mg,2+,是抑制剂,（,2,）可与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白，与肌肉的收缩直接有关。,(2),肌动蛋白,约占肌原纤维蛋白的,20%,，是构成,细丝,的主要成分。,只有,一条多肽链,构成，其分子量为,41800,61000,。肌动蛋白能溶于水及稀的盐溶液中。等电点,4.7,。,单独存在时为球形结构的蛋白分子，称为,G-,肌动蛋白，在磷酸盐和,ATP,的存在下，,G-,肌动蛋白聚合成,F-,肌动蛋白，后者与原肌球蛋白等结合成细丝，在肌肉收缩过程中与肌球蛋白的横突形成交联（横桥），共同参与肌肉的收缩过程。,是两条,F-,肌动蛋白以,13,个,G-,肌动蛋白而扭转一周的螺旋结构。,细肌丝的组成,细纤维丝,(3),肌动球蛋白,是肌动蛋白与肌球蛋白的复合物。肌动球蛋白的粘度很高，具有明显的流动双折射现象，由于其聚合度不同，因而分子量不定。,肌动蛋白与肌球蛋白的结合比例大约为,12.5,4,。肌动球蛋白也具有,ATP,酶活性，,Ca,2+,和,Mg,2+,都能激活。,肌动球蛋白能形成热诱导凝胶，影响肉制品的工艺特性。,(4),原肌球蛋白,原肌球蛋白分子量,64KD,，是由两条平行的多肽链扭成螺旋，呈长杆状。原肌球蛋白与肌动蛋白结合，位于肌动蛋白双螺旋的沟中，,主要作用是,加强和稳定肌动蛋白丝，抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。,(5),肌钙蛋白,约占肌原纤维蛋白的,5%,6%,。肌钙蛋白对,Ca,2+,有很高的敏感性，每一个蛋白分子具有,4,个,Ca,2+,结合位点。,肌钙蛋白沿着细丝以,38.5nm,的周期结合在原肌球蛋白分子上,肌钙蛋白有三个亚基。,钙结合亚基,Ca,2+,的结合部位,抑制亚基,能高度抑制肌球蛋,白中,ATP,酶的活性，从而阻止肌,动蛋白与肌球蛋白结合；,原肌球蛋白结合亚基,能结合,原肌球蛋白，起联接的作用。,（二）肌浆蛋白质,肌浆,:,在肌纤维中环绕并渗透到肌原纤维的液体和悬浮于其中的各种有机物、无机物以及亚细胞结构的细胞器等,通常把肌肉磨碎压榨便可挤出肌浆，其中主要包括,肌溶蛋白、肌红蛋白、肌球蛋白,X,、肌粒蛋白和肌浆酶等。,主要功能参与肌细胞中的物质代谢。,1,肌红蛋白,肌红蛋白是一种复合性的色素蛋白质，由一分子的珠蛋白和一个血色素结合而成，为肌肉呈现红色的主要成分，分子量,17,000,，等电点,6.78,。,2,肌浆酶,肌浆中还存在大量可溶性肌浆酶，其中糖酵解酶占,2/3,以上。,白肌纤维中糖酵解酶含量比红肌纤维多,5,倍,，这是因为白肌纤维主要依靠无氧的糖酵解产生能量，而红肌纤维则以氧化产生能量，所以红肌纤维糖酵解酶含量少，而肌红蛋白、乳酸脱氢酶含量高。,3.,肌溶蛋白,是一种清蛋白，存在于肌原纤维中，因溶于水，故容易从肌肉中分离出来，肌溶蛋白在,52,即凝固。,4.,肌粒蛋白,主要为三羧酸循环酶系及脂肪氧,化酶系，这些蛋白质定位于线粒,体中。在离子强度,0.2,以上的盐溶,液中溶解，在,0.2,以下则呈不稳定,的悬浮液,。,Granule protein,（三）结缔组织蛋白质,结缔组织构成肌内膜、肌束膜、肌外膜和筋腱，其本身由有形成分和无形的基质组成，前者主要有三种，即,胶原蛋白、弹性蛋白和网状蛋白,，它们是结缔组织中主要蛋白质。,是胶原纤维的主要成分，是一种多糖蛋白，含有少量的半乳糖和葡萄糖，约占胶原纤维固体物的,85%,。,甘氨酸,是其最重要的组成，占到总氨基酸的,1/3,，其次是,羟脯氨酸和脯氨酸,，约有,1/3,，其中,羟脯氨酸含量稳定,，一般在,13%-14%,，可以通过测定它来推算胶原蛋白的含量。,胶原蛋白性质稳定，具有很强的延伸力，不溶于水及稀溶液，在酸或碱溶液中可以膨胀。,当加热温度大于热缩温度时，胶原蛋白就会逐渐变为明胶，明胶易被酶水解，也易消化。,1,胶原蛋白,其氨基酸组成有,1/3,为甘氨酸，脯氨酸、缬氨酸占,40,50%,，不含色氨酸和羟脯氨酸，另外它含特有的赖氨素。由于其中,90%,的氨基酸是非极性的，且赖氨酸残基上的交联，导致其高度不可溶性，故又称硬蛋白,2,弹性蛋白,弹性蛋白因含有色素残基而呈黄色，分子量,70,，,000,，约占弹性纤维固形物的,75%,，胶原纤维的,7%,。,其氨基酸组成与胶原蛋白相似，网状蛋白水解后，可产生与胶原蛋白同样的肽类。网状蛋白对酸、碱比较稳定。,3,网状蛋白,肌肉内脂肪的多少直接影响肉的,多汁性和嫩度,，脂肪酸的组成在一定程度上决定了肉的风味。,肌肉组织内的脂肪含量变化很大，少到,1,，多到,20,。随着动物种类的不同及胴体上部位的不同，肌肉中脂肪的含量是不同。,脂肪可分为三类：,肌肉间脂肪（可见的并可分割出来）,肌肉内脂肪（不可见的）,细胞间脂肪（使肉呈现大理石状）,二、脂肪,(,一,),中性脂肪即甘油三酯,由于脂肪酸的不同（即饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸），所以动物脂肪都是混合甘油酯。,含饱和脂肪酸多则熔点和凝固点高，脂肪组织比较硬、坚挺。含不饱和脂肪酸多则脂肪则比较软。,一般反刍动物硬脂酸含量较高，而亚油酸含量低，这也是牛羊脂肪较猪禽脂肪坚硬的主要原因。,（二）磷脂和固醇,磷脂的结构和中性脂肪相似，只是其中,1,2,个脂肪酸被磷酸取代，磷脂在组织脂肪中比例较高，另外磷脂的不饱和脂肪酸比中性脂肪多，最高可达,50%,以上。,磷脂有卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂以及其它磷脂类，多存在于内脏器官，脑磷脂大部分存在于脑神经和内脏器官，两种磷脂在肌肉中较少。,胆固醇除在脑中存在较多外，并广泛存在于动物体内。,来源,多不饱和脂肪酸（,g/100g,总脂酸）,胆固醇,(mg/100g),C,18:2,C,18:3,C,20:3,C,20:4,C,22:5,猪肉,7.4,0.9,微量,微量,微量,69,牛肉,2.0,1.3,微量,1.0,微量,59,羊肉,2.5,2.5,微量,79,大脑,0.4,1.5,4.2,3.4,2,，,200,猪肾,11.7,0.5,0.6,6.7,微量,410,牛肾,4.8,0.5,微量,2.6,400,羊肾,8.1,4.0,0.5,7.1,微量,400,猪肝,14.7,0.5,1.3,14.3,2.3,260,牛肝,7.4,2.5,4.6,6.4,5.6,270,羊肝,5.0,3.8,0.6,5.1,3.0,430,肉和器官中多不饱和脂肪酸和胆固醇含量,浸出物,是指除蛋白质、盐类、维生素等能溶于水的浸出性物质，包括,含氮浸出物和无氮浸出物,。,含氮浸出物,成分中含有的主要有机物为核甘酸、嘌呤碱、胍化合物、氨基酸、肽等。,三、浸出物,无氮浸出物,：,包括,碳水化合物,和,有机酸,。,碳水化合物包括糖原、葡萄糖、麦芽糖、核糖、糊精,糖原,主要存在于肝脏和肌肉中，肌肉中含,0.3,0.8,，肝中含量,2%,8%,，马肉肌糖原含量,2%,以上。,宰前动物疲劳或受到刺激则肉中糖原贮备少。肌糖原含量度多少，对肉的,pH,值、保水性、颜色等均有影响，并且影响肉的贮藏性,。,有机酸主要是乳酸及少量的甲酸、乙酸、丁酸、延胡索酸等。,矿物质（灰分）,:,含量,.,%,.,，肉是磷的良好来源。,肉的钙含量较低，而钾和钠几乎全部存在于软组织及体液之中。钾和钠与细胞膜通透性有关，可提高肉的保水性。肉中尚含有微量锌与钙,降低肉的保水性。,四、矿物质,五、维生素,肌肉含水约,5%,肉中的水分存在形式大致可分为三种：,A:,结合水,(5%),B:,不易流动的水,(,准结合水,)(80%),C:,自由水,(15%),Fig.Water in meat,六、水,由肌肉蛋白质亲水基所吸引的水分子形成一紧密结合的水层。,通过本身的极性与蛋白质亲水基的极性而结合，水分子排列有序，不易受肌肉蛋白质结构或电荷变化的影响，甚至在施加严重外力条件下，也不能改变其与蛋白质分子紧密结合的状态。,Fig.Water in meat,结合水,(5%),肌肉中,80%,水分是以不易流动水状态存在于纤丝、肌原纤维及肌细胞膜之间。,此水层距离蛋白质亲水基较远，水分子虽然有一定朝向性，但排列不够有序。,易受蛋白质结构和电荷变化的影响，肉的保水性能主要取决于肌肉对此类水的保持能力。,不易流动水能溶解溶质，在,-1.5,0,结冰。,不易流动水,(80%),指存在于细胞外间隙中能自由流动的水，它们不依电荷基而定位排序，仅靠毛细管作用力而保持，自由水约占总水分,15,。,自由水,(15%),