środa, 23 wrzesień 2020
środa, 04 lipiec 2018 11:20

Technologiczne aspekty wykorzystania węglowodanów w przetwórstwie mięsa

Sacharydy to jedna z ważniejszych grup dodatków funkcjonalnych stosowanych w przetwórstwie mięsa i wędlin.

Mono- i disacharydy oraz skrobia natywna są kwalifikowane jako jeden ze składników żywności, natomiast większość nieskrobiowych polisacharydów oraz skrobi modyfikowanych jest uważana za substancje dodatkowe dozwolone. W technologii przetwórstwa mięsa dodatek sacharydów znacząco przyczynia się do tworzenia tekstury i smakowitości żywności. Przykładami takich wielkocząsteczkowych węglowodanów są: skrobia, celuloza, pektyny, guma guar, alginiany, karaginiany oraz ksantan. Rozpowszechnienie zastosowania cukrów w przemyśle mięsnym wiąże się ze spełnieniem przez nie podstawowych funkcji, które mają istotne znaczenie technologiczne i żywieniowe, m.in.: kleikowanie, nadawanie słodkiego posmaku, poprawianie i stabilizację barwy oraz wiązanie znacznych ilości wody i rozpuszczalnych w niej substancji. Poza tym stanowić mogą substancję wypełniającą oraz substrat procesu fermentacji (źródło energii i substancje kształtującą smak) i prebiotyk (w fazie rozwoju mikroorganizmów), co przyczynia się do przedłużenia trwałości przetworów mięsnych.

 W spełnieniu podstawowych oczekiwań konsumenta wobec żywności, czyli zapewnienia jej bezpieczeństwa, wygody i pełnej satysfakcji sensorycznej, szczególne znaczenie ma dzisiaj racjonalne stosowanie różnorodnych substancji dodatkowych. Ich wprowadzanie do żywności uzasadnione jest również potrzebami technologicznymi, a zwłaszcza koniecznością przemysłowego wytwarzania szerokiej gamy produktów charakteryzujących się wysoką jakością, jak również podwyższoną wydajnością produkcyjną. Konsumenci nie zawsze wiedzą, jaką funkcję pełnią substancje dodatkowe. Obecnie wielu obawia się dodatków do żywności, zakładając, że nie są to substancje obojętne dla organizmu człowieka, mogące wręcz stanowić bezpośrednie zagrożenie dla jego zdrowia. Określona grupa konsumentów domaga się od producentów żywności deklaracji niestosowania substancji dodatkowych. Pojawiają się także opinie o „chemizacji żywności” (dotyczy to zwłaszcza produktów mięsnych). Należy zatem podkreślić, że stosowanie substancji dodatkowych zgodnie z obowiązującymi przepisami prawnymi i z zasadą „tylko tak dużo, ile to konieczne oraz tak mało, jak to jest możliwe” nie wpływa negatywnie na zdrowie ani nie pogarsza jakości przetworów mięsnych, wręcz przeciwnie – ma chronić konsumenta przed większym niebezpieczeństwem i ryzykiem. Na przykład w przetwórstwie mięsa azotany (III) chronią przed następstwami zatrucia jadem kiełbasianym, a przeciwutleniacze przed niebezpiecznymi wolnymi rodnikami. 

technologiczne aspekty wykorzystania weglowodanow w przetworstwie miesa 2Omówienie zagadnienia zakresu stosowania i przydatności technologicznej substancji dodatkowych w przetwórstwie mięsa poprzedzić trzeba wyjaśnieniem, co oznacza termin „substancja dodatkowa” w rozumieniu prawa żywnościowego. W ustawodawstwie Unii Europejskiej pojęcie to określa substancje normalnie nie spożywane jako żywność, nie będące typowymi składnikami żywności, posiadające lub nie posiadające wartości odżywczej, których celowe użycie technologiczne w czasie produkcji, przetwarzania, preparowania, traktowania, transportu i przechowywania spowoduje zamierzone lub spodziewane rezultaty w środku spożywczym albo w półproduktach będących jego komponentami. Substancje dodatkowe mogą stać się bezpośrednio lub pośrednio składnikami żywności lub w inny sposób oddziaływać na jej cechy charakterystyczne. Definicja ta nie obejmuje substancji dodawanych w celu zachowania lub poprawienia wartości odżywczej. Uproszczone sformułowanie przyjęte w USA (Food Protection Commitet) podaje, że „dodatek do żywności jest to substancja lub mieszanina substancji, innych niż podstawowy artykuł żywnościowy, która jest obecna w żywności jako wynik zabiegu produkcyjnego, przetwarzania, przechowywania lub pakowania”. Wszystkie dozwolone do stosowania w żywności substancje dodatkowe posiadają odpowiednie oznaczenie, E – kod (symbol E), który ułatwia ich identyfikację, wykluczając tym samym możliwość jakiejkolwiek pomyłki. Wszystkie te dodatki powinny być stosowane zgodnie z zasadą dobrej praktyki produkcyjnej. Symbol E stosowany jest zgodnie z postanowieniem UE, łącznie z numerem identyfikacji INS (International Numbering System). 

Trudno sobie dziś wyobrazić produkcję żywności pozbawioną substancji dodatkowych, która wytwarzana jest na dużą skalę. Stosowanie dodatków w nowoczesnej technologii mięsa obejmuje wiele funkcji, takich jak: kształtowanie i utrwalanie pożądanej barwy produktów, zwiększanie trwałości mikrobiologicznej, uatrakcyjnianie walorów smakowych, poprawianie konsystencji produktu czy zwiększanie wydajności produktu gotowego. Omówienie rodzajów i zakresu stosowania substancji dodatkowych w przetwórstwie mięsa jest tematem bardzo szerokim.

Cukry (sacharydy, węglowodany) są to substancje w większości rozpuszczalne w wodzie, najczęściej o smaku słodkim. Zawierają węgiel, wodór i tlen w proporcji wyrażonej np. dla monocukrów wzorem Cn(H2O)n, a dla dwucukrów CnH2nOn-1. Mono- i disacharydy, zwane potoczne cukrami, nie są zaliczane do substancji dodatkowych dozwolonych, ale do składników żywności. Uwzględniając ich właściwości funkcjonalne, dostępność i cenę, w przetwórstwie mięsnym znalazły zastosowanie przede wszystkim następujące cukry będące produktem scukrzania skrobi: glukoza, syrop glukozowy, izoglukoza, maltodekstryna, sacharoza i laktoza. Substancje te, mogą nadawać wędlinom i innym przetworom mięsnym słodki posmak lub harmonizować ich smakowitość, także poprawiać i stabilizować barwę uzyskaną w procesie peklowania mięsa, stanowić substrat w procesie fermentacji w produkcji wędlin fermentowanych oraz pełnić funkcję substancji wypełniającej. W przetworach mięsnych nie jest wymagane uzyskanie wyraźnie słodkiego smaku i najczęściej występuje on w kiełbasach parzonych. Słodki smak można uwydatnić dobierając odpowiednie przyprawy. Bardziej istotne niż samo odczuwanie słodkiego smaku są wzajemne powiązania i oddziaływania smakowe, osiągnięte przez dodanie niewielkiej ilości sacharydów (zwykle poniżej 1%) do produktów mięsnych. 

Spośród szerokiej gamy węglowodanów szczególne znaczenie w przemyśle mięsnym zajmuje skrobia różnego pochodzenia, zarówno w postaci natywnej, jak i modyfikowanej. Skrobia stanowi materiał zapasowy wielu roślin, z których pozyskuje się ją na skalę przemysłową. Zawartość tego wielocukru w surowcach roślinnych kształtuje się na poziomie od 12 – 24% (ziemniaki) do 70 – 80% ryż. Skrobie natywne, np. ziemniaczana, kukurydziana, ryżowa, które nie zostały poddane obróbce chemicznej, są zaliczane do składników żywności i nie podlegają przepisom prawnym dotyczącym dozwolonych substancji dodatkowych. Natomiast większość skrobi modyfikowanych traktowanych jest jako substancje dodatkowe dozwolone. Głównym celem stosowania preparatów skrobiowych w przetwórstwie mięsnym jest wiązanie wody, stabilizacja emulsji, zmniejszenie ubytków termicznych i zwiększenie wydajności produkcyjnej, co jest osiągalne przy równoczesnej możliwości zwiększenia opłacalności produkcji. Efekty takiego stosowania skrobi wynikają z jej właściwości funkcjonalnych przejawiających się zdolnością do tworzenia żeli i lepkich roztworów oraz utrzymywania tych cech w gotowych produktach mięsnych podczas obróbki termicznej i w czasie przechowywania. 

Skrobie natywne w technologii przetwórstwa mięsnego pełnią przede wszystkim funkcję substancji zagęszczających i żelujących. Stosowane są głównie w postaci mączki ziemniaczanej, jako dodatek do mięsnych wyrobów garmażeryjnych, sosów, ale także niektórych rodzajów wędlin i konserw. Dodatek mączki skrobiowej nie może być jednak zbyt duży w produktach, które są zamrażane, a przed spożyciem rozmrażane i podgrzewane. W celu pełniejszego dopasowania skrobi do warunków procesów technologicznych w przemyśle mięsnym, czyli do uzyskania pożądanych i trwałych cech funkcjonalnych, stosuje się modyfikację, z których najważniejszymi rodzajami są usieciowienie i stabilizowanie. Tak modyfikowana skrobia uzyskuje pozytywne właściwości, do których zalicza się m.in.: 

zwiększoną wodochłonność, co prowadzi do zwiększenia wydajności wyrobów mięsnych;

podwyższoną odporność na siły ścinania (np. w trakcie mieszania i kutrowania);

zwiększoną odporność na warunki procesu technologicznego (zwłaszcza obróbkę termiczną i zabiegi mechaniczne).

Proces chemicznej modyfikacji skrobi musi być tak dobrany, aby otrzymać modyfikaty o właściwościach predestynujących je do danej grupy wyrobów mięsnych. W produkcji konserw sterylizowanych oraz wyrobów pieczonych przydatne są skrobie wykazujące wysoką siłę wiązania wody w temperaturze utrwalania sterylizacyjnego oraz pieczenia w piekarnikach. W tych warunkach obróbki produkcyjnej istotne jest osiągnięcie krótkiej penetracji termicznej, a w konsekwencji skrócenie czasu obróbki. Skrobia stosowana w produkcji takich wyrobów powinna rozwijać swą lepkość wraz ze wzrostem temperatury, w przeciwieństwie do skrobi natywnych, przy zastosowaniu których występują znaczne wzrosty lepkości produktu, która po osiągnięciu temperatury sterylizacyjnej gwałtownie się obniża. Przy produkcji konserw sterylizowanych i wyrobów pieczonych w piekarnikach należy więc zastosować skrobie dające możliwość skrócenia czasu obróbki termicznej z równoczesnym zmniejszeniem dawki oraz dające lepszą stabilność produktu końcowego. W produkcji sterylizowanych pasztetów przydatne są skrobie nie posiadające tendencji do żelowania. Produkty te bowiem powinny cechować się smarownością i kremistością. Przydatność skrobi modyfikowanej do produkcji wyrobów mięsnych zależy od pochodzenia skrobi natywnej oraz od jej modyfikacji. Z punktu widzenia potrzeb przetwórstwa mięsnego największe znaczenie mają dwie grupy skrobi modyfikowanych: fosforan dwuskrobiowy oraz acetylowany adypinian dwuskrobiowy. 

Skrobia modyfikowana w przemyśle mięsnym wykorzystywana jest do produkcji różnego rodzaju wędlin, pasztetów, produktów garmażeryjnych, sosów oraz konserw mięsnych i mięsno-warzywnych. Podstawowe korzyści wynikające z ich użycia to przede wszystkim stabilizacja struktury gotowego wyrobu, jak również podczas przechowywania chłodniczego lub zamrażalniczego i ograniczenie wycieku cieplnego sprzyjające zwiększeniu wydajności produkcyjnej. Preparaty skrobi modyfikowanej mogą być nawet stosowane w produkcji konserw sterylizowanych, ponieważ nie zakłócają przebiegu procesu ogrzewania i gwarantują stabilność produktu finalnego. Powszechnie panuje opinia, że stosowanie skrobi modyfikowanych w produktach mięsnych w ilości do 5% (w stosunku do masy produktu) ma pozytywny wpływ na jakość gotowego wyrobu.

technologiczne aspekty wykorzystania weglowodanow w przetworstwie miesa 3

Kolejna na liście substancji dodatkowych jest celuloza i jej pochodne. Właściwości fizyczne czystej celulozy (między innymi nierozpuszczalność w wodzie) ograniczają jej zastosowanie w przetwórstwie. W celu zmiany cechcelulozystosuje się jej modyfikację chemiczną. Proces ten polega na przyłączeniu zdolnych do reakcji, czyli aktywnych grup do wolnych grup hydroksylowych cząsteczki celulozy. W zależności od sposobu modyfikacji celuloza nabiera specyficznych cech jako dodatek funkcjonalny. Metyloceluloza jest rozpuszczalna w zimnej wodzie, cechuje się termożelowaniem wzmocnionym przez niektóre substancje, np. sól lub cukry. Dłuższe ogrzewanie w temperaturze powyżej 55°C wytworzonego żelu powoduje wytrącenie się metylocelulozy. Etyloceluloza nie jest rozpuszczalna w wodzie, ale wykazuje dobre właściwości do tworzenia elastycznych żeli. Hydroksypropyloceluloza jest rozpuszczalna w wodzie do temperatury 40°C. W temperaturze od 40-45°C wytrąca się z roztworu, a żeluje w temperaturze ok. 85°C. Roztwory są mało wrażliwe na wartość pH. Karboksymetyloceluloza cechuje się dużą zdolnością do pęcznienia. Jej wodne roztwory zachowują się pseudoplastycznie i są stabilne w zakresie pH=4÷10. Lepkość takich roztworów zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. W przetwórstwie mięsnym przydatne są modyfikowane pochodne celulozy wykazujące zdolność do pęcznienia na zimno oraz zdolność do żelowania. Cechy te są przydatne w produkcji sosów, zawiesin oraz wyrobów garmażeryjnych. Modyfikowane chemicznie pochodne celulozy pełnią funkcję zagęstników. Karboksymetyloceluloza znajduje zastosowanie w produkcji wyrobów kierowanych do zamrażania, gdzie ogranicza tworzenie większych kryształków lodu.

W przetworach mięsnych nie jest wymagane uzyskanie wyraźnego słodkiego smaku. Występuje on najczęściej w kiełbasach parzonych, gdzie słodki posmak jest uwydatniony poprzez dobór odpowiednich przypraw. O wiele bardziej istotne niż samo odczuwanie smaku słodkiego są wzajemne powiązania i oddziaływania smakowe, które mogą być osiągnięte poprzez niewielki dodatek cukrowców (zwykle poniżej 1%) do produktów mięsnych. Poprawę smaku może powodować wiele czynników:

substancją wzmacniającą smak i zapach gotowego produktu oraz pomagającą w uzyskaniu „pełni smakowitości” jest laktoza. Dodatek laktozy powoduje wzmocnienie naturalnego smaku peklowanych przetworów;

dodatek cukru może spowodować osłabienie słonego smaku produktów mięsnych, w praktyce dość często mówi się o „osłabieniu słoności”;

zarówno słony, jak i kwaśny posmak może być modyfikowany przez dodatek cukru, przy czym powstaje posmak słodko-kwaśny preferowany przez część konsumentów, np. salami, galarety mięsne;

dodanie laktozy wzmacnia kształtowanie smaku przez użyte przyprawy.

Przez dodanie cukrów (zwłaszcza laktozy) możliwe jest również pewne zamaskowanie nieprawidłowego zapachu, posmaku fosforanowego lub gorzkich komponentów smakowych. 

Powstanie i stabilizacja barwy typowej dla przetworów peklowanych zależą od pH oraz potencjału redukcyjnego mięsa lub farszu. Cukry mogą mieć pozytywny wpływ i przyczyniać się do tworzenia i stabilizacji barwy w czasie peklowania mięsa i przechowywania gotowego wyrobu dzięki swoim właściwościom redukującym. Przy produkcji kiełbasy surowej ma miejsce obniżenie pH w wyniku fermentacji cukrów, co również pozytywnie oddziałuje na tworzenie odpowiedniej barwy. Mono- i disacharydy redukujące (np. glukoza lub laktoza) uczestniczą w reakcjach nieenzymatycznego brunatnienia (tzw. reakcji Maillarda), które nadają produktowi atrakcyjną barwę oraz typowy smak i aromat przetworów mięsnych poddanych pieczeniu, grillowaniu lub smażeniu. 

Jeśli jest to zgodne z przepisami danego kraju, sacharydy mogą być używane jako substancje wypełniające, ze względu na stosunkowo niską słodycz. Do tego celu jest przydatna zwłaszcza laktoza. Mono- i disacharydy (glukoza, sacharoza i laktoza) mimo wszystko mają największe znaczenie w produkcji surowych kiełbas dojrzewających. Sprzyjają uzyskaniu ich charakterystycznej smakowitości, konsystencji i co najważniejsze trwałości. Aby mikroorganizmy (kultury starterowe ) mogły pełnić swoje funkcje, substancję będące dla nich źródłem energii muszą być dostępne w formie cukrów podlegających fermentacji. Są one przekształcane z udziałem aparatu enzymatycznego bakterii homofermentatywnych do kwasu mlekowego, bakterie heterofermentatywne zaś produkują z nich również kwas octowy i dwutlenek węgla. Ponadto z węglowodanów powstają różne inne produkty rozkładu, które bezpośrednio lub wskutek dalszych reakcji chemicznych przyczyniają się do wytwarzania charakterystycznego aromatu kiełbasy surowej. Ponieważ kultury starterowe zawierają różne gatunki i szczepy mikroorganizmów, a te z kolei cechują się różnicami w wykorzystaniu węglowodanów, niezbędne jest określenie rodzaju i ilości dodawanych węglowodanów, odpowiednich do użytych kultur starterowych oraz parametrów technicznych produkcji, których należy przestrzegać, np.:

rodzaj i jakość surowca, w szczególności początkowe pH;

typ kiełbasy, tj. receptura;

zdolność buforowania kiełbasy surowej, tzn. im wyższa jest zawartość tłuszczu, tym niższe jest zapotrzebowanie na cukier;

rodzaj fermentacji, tzn. szybkie czy powolne dojrzewanie;

wymagania kultur starterowych.

Prebiotyki to substancje dodatkowe stanowiące pożywkę dla pożytecznych bakterii jelitowych, takich jak np. Lactobaccillus czy Bifidobacterium – bakterii ochronnych niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania całego organizmu człowieka. Jedną z takich substancji stosowaną w przetwórstwie mięsnym jest inulina. Substancja ta, stosowana od niedawna, ze względu na swoje właściwości technologiczne ma dużą szansę być wykorzystywana na szeroką skalę w przetwórstwie mięsa. Inulina to naturalny węglowodan, nie trawiony przez enzymy przewodu pokarmowego. Inulina w postaci handlowej występuje jako biały, obojętny smakowo proszek, który można stosować jako zamiennik tłuszczu w produkcji kiełbas parzonych i wędlin podrobowych. Komponent ten stosuje się w formie uwodnionej 1:3. Poprzez kutrowanie wody i lodu z inuliną otrzymujemy tzw. „krem inulinowy”, który dodajemy podczas produkcji. Dotychczasowe badania oraz próby technologiczne dały bardzo dobre rezultaty. Przy produkcji kiełbas parzonych zastąpienie tłuszczu drobnego w ilości 7,5% kremem inulinowym wykazuje brak zmian sensorycznych i wad technologicznych. 

Podsumowując, można uznać, że stosowanie substancji dodatkowych w technologii przetwarzania mięsa jest zagadnieniem niezwykle złożonym, wymagającym od technologa szerokiej wiedzy o ich właściwościach funkcjonalnych i żywieniowych. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że stosowane dodatki w technologii przetwarzania mięsa są często niezbędne ze względów technologicznych, higienicznych i organoleptycznych. Ponadto niezbędne są działania informujące konsumenta o celowości stosowania substancji dodatkowych w technologii produkcji wyrobów mięsnych. 

 

dr Roman Dawid Tauber

mgr inż. Tomasz Borowy

 

 

 

 

Skomentuj

Upewnij się, że zostały wprowadzone wszystkie wymagane informacje oznaczone gwiazdką (*). Kod HTML jest niedozwolony.

Najlepsi dostawcy i producenci maszyn, przypraw, chemii przemysłowej i opakowań zamieszczają swoje reklamy na naszych łamach. Firma WOMAT zajmuje się również kompleksową obsługą medialną i reklamową podmiotów gospodarczych. Zapewniamy wykonanie zlecenia - od projektu do ostatecznej realizacji.

Newsletter

Najważniejsze informacje Cie nie ominą...

Nie spamujemy, też nie lubimy spamu....

Please publish modules in offcanvas position.