Wpływ pH na zdolność mięsa do wiązania wody

Wpływ pH na zdolność mięsa do wiązania wody

134567
Szkoła Festiwalu Nauki
Claudia Girnth-Diamba i współpracownicy *
Solroed Gymnasium, Solroed Center 2, DK 2680 Solroed Strand, Dania
E-mail: [email protected]
Wpływ pH na zdolność mięsa do wiązania wody
„Krwawiące” kotlety w supermarkecie? Jak surowa wieprzowina
zmienia zdolność wiązania wody w zależności od pH
Cel
Celem doświadczenia jest pokazanie wpływu pH na zdolność mięsa do
wiązania wody.
Uczniowie dowiedzą się, jak zdolność wiązania wody wpływa na jakość
mięsa. Ponadto zapoznają się z zagadnieniami związanymi ze strukturą
mięsa, mięśniami oraz białkami.
Doświadczenie pokazuje, jak zdolność wiązania wody przez mięso
zmienia się wraz ze zmianami odczynu roztworu (pH). Uczniowie mogą
przekonać się, co dzieje się z mięsem gdy pH jest zbyt niskie.
Wstęp
W późnych latach 80-tych często zdarzało się, że mięso wystawiane w
supermarketach „pływało” w wyciekającym z niego „soku”. Mięso takie
nazywane jest wodnistym. Klienci nie lubili kupować takiego mięsa.
Użycie mięsa wodnistego w zakładach mięsnych znacząco pogarsza
jakość wędlin.
Problem cieknącego mięsa jest związany z procesami biochemicznymi
zachodzącymi w komórkach mięśni. Po uboju zwierząt komórki ciągle
funkcjonują. W komórkach, które nie mają dostępu do tlenu (krew zwierzęcia go nie dostarcza) zachodzi glikoliza. W procesie glikolizy powstaje
kwas mlekowy, który powoduje obniżenie pH (zakwaszenie). Zmniejszenie
pH w mięśniu powoduje zmiany struktury białek.
Rozpuszczalność białka jest zależna zarówno od jego właściwości, jak
również od właściwości roztworu, w którym je rozpuszczamy, takich jak
odczyn (pH), zawartość soli itp.
Jedną z charakterystycznych cech białek jest punkt izoelektryczny
– wartość pH w którym wypadkowy ładunek białka jest równy zero. Dzieje
się tak w momencie, kiedy równoważy się ładunek grup karboksylowych
(‑COOH) i aminowych (‑NH­3) obecnych w białku. Rozpuszczalność wielu
białek zmniejsza się, gdy pH jest bliskie ich punktowi izoelektrycznemu.
Białko występujące w mięśniach w największej ilości – miozyna i aktyna
mają punkty izoelektryczne zbliżone do 5,0. Dodatkowo w pH około
5,0 białka te zaczynają ze sobą bardzo silnie oddziaływać, co także
zmniejsza zdolność mięśni do wiązania wody. Oznacza to, że w pH 5,0
mięso może wiązać dużo mniej wody niż zwykle, co sprawia, że wycieka
z niego płyn.
* Karen Lunden, Hanne Thomsen, Liselotte Unger, Lykke Thostrup,
Michael Bom Frost, Lone Brinkmann Sørensen, Marie Kielsgaard
www.sfn.edu.pl/volvox
Szkoła Festiwalu Nauki
Obecnie, podczas uboju świń, zwraca się uwagę na pH mięsa. Mięso
jest chłodzone na tyle szybko, że jego pH spada do wartości 5,7 – 5,9.
Do późnych lat osiemdziesiątych hodowano rasy świń, z których dało
się uzyskać dużo chudego mięsa. Używane wówczas rasy były zwykle
bardzo wrażliwe na stres związany z transportem i oczekiwaniem na ubój
w rzeźni. Zwierzęta te wytwarzały dużo hormonów związanych ze stresem, powodujących przyspieszenie metabolizmu w mięśniach. Po uboju
zwierząt, mięśnie intensywnie przeprowadzały glikolizę, co powodowało
gromadzenie się kwasu mlekowego i obniżanie pH. Mięso takie częściowo
traciło zdolność do wiązania wody, która z niego wyciekała.
W latach dziewięćdziesiątych odkryto, że wrażliwość na stres u świń
jest częściowo warunkowana genetycznie i może być zmniejszona w
trakcie hodowli nowych ras zwierząt. Nowe rasy świń znacznie lepiej
znoszą stres i zawierają dużo mięsa dobrej jakości.
Obecnie znacznie więcej uwagi zwraca się na zapewnienie zwierzętom
odpowiednich warunków transportu i oczekiwania na ubój (odpowiednia ilość miejsca, dostępność wody do picia, łagodne obchodzenie się)
zmniejsza to stres zwierząt i poprawia znacząco jakość mięsa.
Innym czynnikiem wpływającym na zdolność mięsa do wchłaniania
wody jest zasolenie. Sól zwiększa ciśnienie osmotyczne, co powoduje
wchłanianie wody. Słone mięso może wchłonąć więcej wody.
Materiały
Dla każdej grupy lub osoby
•
•
•
•
•
•
•
•
•
www.sfn.edu.pl/volvox
Mielone mięso (najlepiej wieprzowina, może być wołowina)
7 zlewek (100 ml)
7 lejków
7 identycznych kawałków bibuły filtracyjnej
(mogą być filtry do ekspresu do kawy)
Paski wskaźnikowe pH – najlepiej z wieloma
polami z substancją zmieniającą kolor
Pisak wodoodporny
Woda destylowana lub demineralizowana
Roztwory: 1M NaOH i 1M HCl do ustawiania pH
Waga laboratoryjna (dokładna do 2 miejsc po przecinku)
Mięso i pH
Procedura
1�
Dokładnie odważ w zlewkach 7 porcji
mielonego mięsa po 10 gramów.
2�
Dodaj 25 ml wody destylowanej do każdej zlewki z mięsem.
3�
Ustaw pH roztworu w kolejnych zlewkach od 4,0 do 7,0
co 0,5 jednostki, przy pomocy 1M NaOH lub 1M HCl (jak w
tabeli). Do pomiaru pH używaj pasków wskaźnikowych.
4�
Pozostaw próbki na 30 minut.
5�
Zważ 7 kawałków bibuły filtracyjnej
i zapisz masę każdego kawałka.
6�
Umieść złożone odpowiednio fragmenty bibuły w lejkach.
7�
Przenieś zawartość każdej zlewki do lejków z bibułą filtracyjną.
8�
Pozostaw próbki na 15 minut, aby nadmiar
płynu przesączył się przez bibułę.
9�
Zważ próbki mięsa z bibułą.
10� Wypełnij tabelę. Oblicz masę próbki mięsa.
11� Oblicz zdolność mięsa do wiązania wody (masa mięsa
po doświadczeniu/masa przed doświadczeniem)
Numer próby
1
2
3
4
5
6
7
pH próby
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
A. Masa mięsa przed
doświadczeniem
B. Masa bibuły filtracyjnej
C. Masa mięsa po doświadczeniu + masa bibuły
D. Masa mięsa po doświadczeniu = C-B
E. Zdolność wiązania wody = D/A
Wyniki
Przedstaw na wykresie zmiany zdolności mięsa do wiązania wody w
zależności od pH.
W jakim pH zdolność wiązania wody jest najmniejsza?
Dlaczego zdolność wiązania wody jest najmniejsza w tym pH?
Bezpieczeństwo pracy
Mięso może zawierać bakterie chorobotwórcze. Myj regularnie ręce, w
szczególności po dotykaniu mięsa. Nie dotykaj innych rzeczy brudnymi
rękami. Jeśli masz skaleczoną skórę dłoni - pracuj w jednorazowych
rękawiczkach.
Copyright © C. Girnth-Diamba, 2007
Szkoła Festiwalu Nauki
Wskazówki dla nauczyciela
Odpady
Dyskusja
Prezentowany przepis pozwala na naukę opracowywania wyników doświadczeń oraz ich prezentacji w
postaci tabel i wykresów. Przy opracowywaniu wyników można przeprowadzić dyskusję o warunkach
doświadczeń, błędach pomiarowych i powtarzalności
wyników.
Przykładowe wyniki
Wykres przedstawia wyniki doświadczenia;
narysowany przez uczniów Frederiksberg Tekniske
Gymnasium w Danii (nauczycielka Karen Lunden).
Zapakuj mięso do torebki foliowej i wyrzuć do zwykłego śmietnika na odpady organiczne.
Przygotowania i czas doświadczenia
Doświadczenie zajmuje 45 minut. Podział uczniów na
grupy i przydzielenie każdej z nich jednej kombinacji
doświadczenia (określonego pH) znacząco zwiększa
sprawność pracy.
Inne źródła informacji
Literatura
Zdolność pochłaniania wody
Literatura po angielsku i duńsku:
www.kvl.dk/forskning/oevelseshaefte.aspx
Podziękowania
Wartość pH
Dodatkowe doświadczenia
Można spróbować przeprowadzić doświadczenie na
innym surowym mięsie.
Bezpieczeństwo
W surowym mięsie mogą występować chorobotwórcze bakterie z rodzaju Salmonella i Campylobacter.
Bakterie te zwykle nie są groźne, wystarczy dokładnie
umyć ręce i narzędzia, które miały kontakt z mięsem.
Osoby mające uszkodzoną skórę rąk (skaleczenia,
zadrapania itp.) powinny pracować w jednorazowych
rękawiczkach. Przy okazji ćwiczeń można przeprowadzić dyskusję na temat higieny oraz układu odpornościowego człowieka.
Przechowywanie materiałów
Mięso musi być świeże aby doświadczenie dobrze
wyszło (a także ze względów higienicznych).
www.sfn.edu.pl/volvox
Przepis został opracowany w oparciu o Duński
protokół „Hvorfor bliver frugten brun og kødet
gråt?” przygotowany dzięki współpracy Duńskiego
Stowarzyszenia Biologów (FaDB), Stowarzyszenia
Nauczycieli Chemii oraz Wydziału Nauk Biologicznych
Uniwersytetu w Kopenhadze. Autorzy składają
podziękowania Uniwersytetowi w Kopenhadze za
pozwolenie na przystosowanie tego protokołu do
potrzeb projektu Volvox.
Przygotowanie kursu dla nauczycieli, na którym
używano tych materiałów było finansowane przez
Duńskie Ministerstwo Edukacji (GYM23 Reformprojekt
2004 – projektnummer 107224), jako część reformy
szkolnictwa średniego w Danii.
Chcemy również podziękować naszym angielskim
współpracownikom za pomoc w przekładzie tekstu z
duńskiego na angielski.
Protokół został przetłumaczony na język polski i
zaadaptowany przez Macieja Kotlińskiego.
Prezentowany protokół został przygotowany w
ramach projektu Volvox finansowanego z Szóstego
Programu Ramowego Komisji Europejskiej.