dr inż. Katarzyna Tkacz
inż. Anna Wątkowska
dr hab. inż. Monika Modzelewska-Kapituła, prof. UWM
mgr inż. Weronika Zduńczyk

Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Wydział Nauki o Żywności
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Wodochłonność i plastyczność zaliczane są do głównych parametrów jakościowych mięsa, które istotnie wpływają na jego przydatność technologiczną oraz wartość kulinarną. Wodochłonność lub inaczej zdolność do zatrzymywania wody, opisuje bardzo złożony mechanizm uwodnienia białek mięśniowych i determinuje szereg właściwości związanych z wyciekiem swobodnym soku mięsnego oraz konsystencją mięsa, z którą ściśle zawiązana jest plastyczność. Cechy te kształtują się podczas procesu dojrzewania mięsa, w którym szereg złożonych zmian biochemicznych i strukturalnych, prowadzi do uzyskania pożądanej wodochłonności, konsystencji, jak również smaku i zapachu.

PLASTYCZNOŚĆ MIĘSA

Plastyczność mięsa odzwierciedla jego zdolność do trwałych odkształceń na skutek przyłożonej siły. Im łatwiej jest odkształcić próbkę mięsa, tym jest ono bardziej plastyczne. Korzystnych dla przetwórstwa cech związanych z plastycznością mięsa spodziewamy się w wyniku prawidłowo przeprowadzonego procesu dojrzewania. Pośmiertna proteoliza białek cytoszkieletowych prowadzi do degradacji kompleksowych wiązań miofibryli między sobą, a także między błoną komórkową. Proces ten prawdopodobnie zmniejsza fizyczną spoistość i zwiększa plastyczność tkanki mięśniowej [Bykowska i in., 2018; Grajewska i Bocian, 2005].

METODYKA OZNACZANIA PLASTYCZNOŚCI W MIĘSIE

Plastyczność mięsa oznacza się na podstawie wielkości powierzchni odcisku, jaki powstaje w wyniku działania obciążenia na próbkę mięsa w ściśle określonym czasie. Najczęściej wykorzystuje się do tego celu metodykę Grau’a Hamma [1952] zaproponowaną do określania zawartości wody wolnej [Bykowska i in., 2018; Grajewska i in., 1998; Modzelewska-Kapituła i Cierach, 2009]. Próbkę rozdrobnionego (3 mm) mięsa, najczęściej o masie 0,3g, umieszcza się na bibule o określonej sile sorpcyjnej (Whatman 1) między dwiema szklanymi płytkami i poddaje się równomiernemu obciążeniu, za pomocą odważnika o masie 2 kg przez 5 min – fotografia 1.

Następnie tworzony jest obraz bibuły z otrzymanymi zarysami nacieku (woda wolna) i mięsa (plastyczność) – fotografia 2.
Przykładowy zestaw do tworzenia obrazu został przedstawiony na fotografii 3 (aparat cyfrowy Nikon D90 umocowany na statywie reprodukcyjnym z oświetleniem Kaiser RS 3 XA). Do pomiaru pól powierzchni odcisków najczęściej stosuje się metodę komputerowej analizy obrazu, wykorzystując specjalistyczne oprogramowanie umożliwiające pozyskanie informacji z obrazów w zapisie cyfrowym (np.: NIS-Elements BR 2.20, Nikon Corporation, Tokyo, Japan). Komputerowa analiza obrazu daje możliwość dokładnej transformacji obrazu w informację w postaci numerycznej [Rzut i Szwedziak, 2009]. Wyodrębnienie cech charakteryzujących obraz wraz z analizą ilościową oraz jakościową może dać dużo wartościowych informacji odnoszących się do badanych materiałów [Jankowski, 2006].

Przy znanej powierzchni nacieku (L) oraz powierzchni sprasowanej próbki mięsa (M) zawartość wody wolnej (FW) w próbce mięsa oblicza się według wzoru [Modzelewska-Kapituła i Cierach, 2009]:
FW = K∙ (L – M) (%)
Współczynnik K niezbędny do przeliczenia powierzchni nacieku na procentową zawartość wody w badanej próbce mięsa określa się, korzystając ze wzoru:
K = W/C ∙ 100 gdzie: W – ilość wody przypadająca na 1 cm2 nacieku (cm3),  C – naważka próbki mięsa (g).
Plastyczność mięsa natomiast podaje się w cm2 i jest to wartość powierzchni rozgniecionej na bibule próbki mięsa (M).

CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE PLASTYCZNOŚĆ MIĘSA

Jak już wcześniej wspominano zarówno plastyczność, jak i wodochłonność kształtują się podczas przemian poubojowych. Plastyczność oraz wodochłonność w dużej mierze są zależne od wartości pH. W czasie, kiedy w mięsie zachodzą procesy poubojowe, przy zwiększonej temperaturze, następuje szybkie obniżanie wartości pH, co powoduje denaturację białek, w wyniku czego zmniejsza się zdolność utrzymania wody w mięsie [Bykowska i in., 2018; Cebulska, 2015]. Dopiero po ustąpieniu tych procesów rozpoczyna się proces dojrzewania mięsa, w którym zwiększa się wartość pH. Od tego momentu wzrasta jego wodochłonność, wpływa to na późniejszą soczystość i wielkość ubytków cieplnych oraz konsystencję, a także plastyczność. Oprócz czasu dojrzewania, plastyczność jest determinowana przez gatunek zwierząt, ich rasę, genotyp, wiek, sposób hodowli, rodzaj mięśnia oraz płeć [Bykowska i in., 2018; Cebulska, 2015; Cygan-Szczegielniak i Janicki, 2012; Grajewska i Bocian, 2005].

Wpływ gatunku zwierząt rzeźnych na plastyczność

Na rysunku 1 przedstawiono wyniki badań własnych dotyczących plastyczności (w przeliczeniu na 1 g próbki) następujących rodzajów mięsa: filet z piersi kurczaka, udo z kurczaka, wołowina, filet z indyka, szynka wieprzowa, schab wieprzowy, mięso z dzika, mięso z sarny, mięso z jelenia.
Największą plastycznością charakteryzowało się mięso z fileta kurczaka (14,17 cm2), a najmniejszą – mięso z szynki wieprzowej (7,11 cm2). Plastyczność pozostałych badanych gatunków mięsa kształtowała się na podobnym poziomie: mięso z indyka (9,67 cm2), wołowina (9,88 cm2), schab wieprzowy (9,99 cm2), mięso z jelenia (9,99 cm2), mięso z dzika (10,94 cm2), mięso z ud kurczaka (11,24 cm2), mięso z sarny (11,26 cm2).
a-c – wartości średnie oznaczone różnymi literami różnią się statystycznie istotnie przy p<0,05

Wpływ rasy zwierząt na plastyczność

Cebulska [2015] w swojej pracy badała m.in. plastyczność mięsa różnych ras świń – tabela1. Badaniom poddano mięso świń rasy puławskiej, złotnickiej pstrej oraz mięso mieszańców wysokoprodukcyjnych (wielka biała polska x polska biała zwisłoucha) x (duroc x pietrain).
Badana plastyczność mięsa w grupie mieszańców czterorasowych i świń puławskich kształtowała się na podobnym poziomie – odpowiednio 2,64 cm2 oraz 2,58 cm2. Najmniejszą (2,28 cm2) wartość plastyczności zanotowano w grupie świń złotnickich – tabela 1. Autorzy zadeklarowali dalsze badania w celu wyjaśnienia tej zależności.

Wpływ wieku i płci zwierząt na plastyczność

Cygan-Szczegielniak i Janicki [2012] przestawili wyniki badań wpływu wieku oraz płci saren na wybrane wyróżniki jakości, między innymi na plastyczność. Sarny podzielono na sześć grup, w których trzy grupy stanowiły samce i trzy grupy samice w różnych kategoriach wiekowych (2-3-letnie samce i samice, 4-5-letnie samce i samice oraz 6-7-letnie samce i 6-7-miesięczne samice/koźlęta). Mięso 4-5-letnich kozłów wyróżniało się najmniejszą plastycznością (3,47 cm2), a największą mięso koźląt (4,49 cm2) – rysunek 2. Jednakże analiza statystyczna nie wykazała istotnych różnic plastyczności determinowanych wiekiem lub płcią [Cygan-Szczegielniak i Janicki, 2012].

Wpływ rodzaju mięśnia i czasu dojrzewania na plastyczność

Bykowska i in. [2018] zajmowali się badaniami mięśni danieli hodowlanych: m. longissimus, m. semimembranosus oraz m. supraspinatus. Wszystkie mięśnie podzielono na dwie części. Jedną z nich wykorzystywano do analizy jakości mięsa po 24 h od uboju, a drugą zważono i zapakowano próżniowo. Próby zapakowane próżniowo przechowywano przez 7 i 14 dni w temp. 2°C, po czym poddano je analizom (8 i 15 dni po uboju). Czas post mortem i rodzaj mięśni miały wpływ na plastyczność mięsa danieli. Wzrastała ona w czasie dojrzewania we wszystkich badanych mięśniach i była ona największa w mięśniu longissimus (śr. 4,44 cm2), a najmniejsza w mięśniu supraspinatus (śr. 4,25 cm2) – tabela 3.


Podobną zależność stwierdzono w badaniach własnych, dotyczących wpływu czasu przechowywania (0, 2, 5, 7, 9, 12 dni) na plastyczność schabu wieprzowego zapakowanego w modyfikowanej atmosferze o różnym składzie 60/40 (60% O2 i 40% CO2) oraz 80/20 (80% O2 i 20% CO2), których wyniki przedstawiono na rysunku 3. Plastyczność badanego mięsa wieprzowego, po początkowym zmniejszeniu się w drugiej dobie przechowywania, które było związane z obniżeniem wartości pH z początkowego 5,58 do 5,45 po 2 dniach przechowywania, wzrastała w każdym dniu przechowywania chłodniczego, osiągając wartość 2,73 (60/40) oraz 2,78 (80/20) – rysunek 3. Nie stwierdzono natomiast istotnego wpływu składu atmosfery na plastyczność mięsa wieprzowego.

Plastyczność mięsa a jego kruchość

Kruchość mięsa jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jego jakość, a także wykorzystanie gastronomiczne [Destefanis i in., 2008; Modzelewska-Kapituła i in., 2021; O’Quinn i in., 2018]. Cebulska [2015] w swoich badaniach przedstawiła zależność między plastycznością a maksymalną siłą cięcia (odwrotnością kruchości) – doświadczenie opisano w punkcie: wpływ rasy zwierząt na plastyczność. Porównując plastyczność z maksymalną siłą cięcia (rysunek 4), można zauważyć, że im wyższa plastyczność mięsa, tym mięso jest bardziej kruche, gdyż wymaga użycia mniejszej siły do jego przecięcia. Mięso pochodzące z tusz świń rasy złotnickiej, które charakteryzowało się najmniejszą plastycznością, okazało się również najmniej kruche – do jego przecięcia potrzeba było użycia siły wynoszącej aż 43 N. Jednocześnie, w mięsie tym zanotowano najmniejsze straty podczas obróbki cieplnej – rysunek 4.

W przedstawionych badaniach stwierdzono, że mięso pochodzące od rasy złotnickiej, charakteryzowało się najmniejszą plastycznością, kruchością oraz najmniejszym wyciekiem termicznym [Cebulska, 2015].
W prowadzonych dotychczas badaniach podkreśla się istotność wyróżnika jakości, jakim jest plastyczność. Kształtuje się ona podczas przemian poubojowych, ale też jest zależna od wielu czynników przyżyciowych, a także poubojowych. Wysoka plastyczność mięsa sprawia, że jego kruchość jest prawidłowa. Towarzysząca plastyczności dobra wodochłonność i pożądana barwa są cechami charakterystycznymi dla mięsa o wysokiej jakości. Odgrywa to dużą rolę w przeznaczeniu danego asortymentu mięsnego do jego przetwórstwa czy też przydatności gastronomicznej. Takie mięso staje się pożądane przez przetwórców oraz potencjalnych konsumentów.

Publikacja została napisana w wyniku odbywania przez autorkę (Katarzynę Tkacz) stażu w Katedrze Rolnictwa i Nauk o Żywności na Uniwersytecie Bolońskim, wspófinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego (Program Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój), zrealizowanego w projekcie Program Rozwojowy Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie (POWR.03.05.00-00-Z310/17)

Opiekun stażu:
Profesor Massimiliano Petracci

Wykaz piśmiennictwa
Bykowska M., Stanisz M., Ludwiczak A., Składanowska J., Ślósarz P. 2018. The effect of muscle, time post-mortem and sex on the quality of meat fromfallow deer (Dama dama) farmed in Poland. Small Ruminant Research, 160, 12-18.
Cebulska A. 2015. Jakość mięsa świń polskich ras rodzimych i mieszańców wysokoprodukcyjnych oraz jego przydatność do pozyskiwania żywności o właściwościach funkcjonalnych. Praca doktorska wykonana w Katedrze Hodowli Trzody Chlewnej i Koni Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy.
Cygan-Szczegielniak D., Janicki B. 2012. Wpływ wieku i płci saren na kruchość oraz inne cechy jakości mięśnia longissimus lumborum. ŻYWNOŚĆ. Nauka. Technologia. Jakość, 6 (85), 127-137.
Destefanis G., Brugiapaglia A., Barge M.T., Dal Molin, E. 2008. Relationship between beef consumer tenderness perception and Warner-Bratzler shear force. Meat Science 78, 153–156.
Grajewska S., Bocian M. 2005. Plastyczność surowego mięsa wieprzowego jako wskaźnik jego jakości z uwzględnieniem genotypu świń RYR1. ŻYWNOŚĆ. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (44) Supl., 38-47.
Grajewska S., Kapelański W., Bocian M. 1998. Usefulness of meat plasticity measurements to assess the meat quality. Proc. Conf. Influence of genetic and non-genetic traits on carcass and meat quality of pigs. Pol. J. Food Nutr. Sci., 7/48, 4 (S), 141-144.
Grau R., Hamm R. 1952. Eine einfache Methode zur Bestimmung der Wasserbindung im Fleisch. Fleischwirtschaft, 4, 295-297.
Jankowski M. 2006. Elementy grafiki komputerowej. WNT Warszawa, ISBN: 83-204-3163-8.
Modzelewska-Kapituła M., Cierach M., 2009. Effect of pressure and sample weight on free water content in beef estimated according to Grau-Hamm method using computer image analysis. Nauka Przyr. Technol. 3, 4, #144.
Modzelewska-Kapituła M., Tkacz K., Nogalski Z. 2021. The influence of muscle, ageing and thermal treatment method on the quality of cooked beef. Journal of Food Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s13197-021-04993-x
O’Quinn T.G., Legako J.F., Brooks J.C., Miller M. F. 2018. Evaluation of the contribution of tenderness, juiciness, and flavor to the overall consumer beef eating experience. Translational Animal Science, 2, 26-36. https://doi.org/10.1093/tas/txx008.
Rut J., Szwedziak K. 2009. Komputerowa analiza obrazu w ocenie mieszania jednorodnej mieszaniny ziarnistej. Inżynieria Rolnicza 9 (118), 207-212.