dr inż. Jerzy Wajdzik

W przetwórstwie mięsa stosuje się różne dodatki funkcjonalne, które ułatwiają lub wręcz umożliwiają wytwarzanie wyrobów mięsnych o stałej, powtarzalnej i wysokiej jakości. W produkcji wędlin surowych dojrzewających rola dodatków sprowadza się głównie do kształtowania tekstury, cech sensorycznych oraz przedłużenia trwałości przy równoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa zdrowotnego. Substancje dodatkowe spełniają niekiedy w pewnym stopniu funkcje pomocnicze i obniżające koszty wytwarzania wędlin surowych dojrzewających.

Photo by Lynn Vdbr on Unsplash.com

 

CHLOREK SODU

Chlorek sodu (NaCl) w produkcji wędlin surowych dojrzewających jest niezbędną substancją dodatkową, która umożliwia efektywną ich produkcję, a zarazem wnosi do nich określoną smakowitość (słoność) oraz wzmacnia smak mięsny. Dodatek chlorku sodu wpływa również na wydłużenie trwałości wędlin, co jest wynikiem obniżenia aktywności wody. Wskutek takiego działania chlorek sodu pogarsza warunki do życia różnych niepożądanych mikroorganizmów, co jest szczególnie istotne w procesie wytwarzania wędzonek surowych dojrzewających. Dla uzyskania takiego efektu w przypadku tych wyrobów duże znaczenie ma technika solenia surowca wędzonkowego. Solenie powinno bowiem przebiegać przy równoczesnym utrzymaniu niskiej temperatury (4-8°C). Warunki takie nie dopuszczają do namnażania się wewnątrz surowca mięsnego groźnych szczepów nieproteolitycznych i psychrotrofowych z gatunku Clostridium botulinum. Podnoszenie temperatury solenia może następować dopiero wówczas, gdy aktywność wody osiągnie poziom niższy niż 0,96, co jest technologicznie łatwo osiągalne. Obsuszone szynki z kością charakteryzują się aktywnością wody nawet w zakresie od 0,81 do 0,85. Efektywność działania antydrobnoustrojowego chlorku sodu wzrasta wraz z jego stężeniem, które w wędlinach surowych twardych kształtuje się najczęściej od wartości 4,5% (kiełbasy) do poziomu przekraczającego nawet poziom 8% (szynki z kością), przy czym koncentrację soli kuchennej przekraczającą wartość 4% należy traktować już zdecydowanie jako ilość stabilizującą wędliny. Zawartość chlorku sodu w wędlinach surowych dojrzewających mieszcząca się w wymienionym przedziale jest obiektywnie determinowana często pozytywną oceną smaku słonego, co w pewnym uproszczeniu tworzy zależność pomiędzy jakością a ich trwałością. Efektem technologicznego działania NaCl jest spowodowanie pożądanego pęcznienia białek mięśniowych i wzrost ich rozpuszczalności, co szybciej prowadzi do ukształtowania pożądanych cech krajalności wędlin. Przesuwają punkt izoelektryczny białek w kierunku niższych wartości, chlorek sodu dodatkowo wspomaga tworzenie się pożądanej konsystencji wyrobów finalnych. Powodując rozluźnienie tkanki mięśniowej, sól kuchenna zwiększa jej podatność na penetrację przez środki peklujące (NaNO2, KNO3), których rola w procesie produkcji wędlin surowych dojrzewających jest kluczowa.

ŚRODKI PEKLUJĄCE

Z grupy środków peklujących w procesie produkcji wędlin surowych dojrzewających stosuje się łącznie lub zamiennie azotan potasu (prekursor azotynu) i azotyn sodu. Substancje te są źródłem tlenku azotu, który biorąc udział w procesie tlenowania barwników hemowych umożliwiając powstanie wybarwienia peklowniczego, czyli tworzenie nitrozylomioglobiny i nitrozylohemoglobiny oraz wpływają na powstawanie swoistego peklowniczego smaku i zapachu. Ta druga właściwość jest wynikiem opóźniania przez azotyn niekorzystnych procesów utleniania zakłócających proces tworzenia się nitrozylobarwników. Jest to rezultatem wiązania kationów żelaza przez azotyn, co w efekcie uniemożliwia prooksydatywne działanie tych jonów. Azotyn sodu wywiera ponadto stabilizujący wpływ na wielonienasycone kwasy tłuszczowe, chroniąc je przed procesami utleniania. Substancja ta, tak jak wszystkie azotyny, zwiększa oporność wędlin na niekorzystne procesy mikrobiologiczne, w tym hamując wzrost niektórych patogenów, takich jak: Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes oraz w ograniczonym stopniu bakterii z rodzaju Salmonella, Clostridium perfringens i Clostridium sporogenes. Skuteczność azotynu w tym zakresie jest wzmacniana przez występującą często w masie wędlinowej obniżoną wartość pH oraz niski poziom aktywności wody, co pojawia się w czasie postępującego dojrzewania wędlin surowych. Korzystną cechą azotynów jest brak ujemnego wpływu tej soli na wzrost pożądanych bakterii fermentacji mlekowej. Znaczenie azotanów stosowanych w produkcji wędlin surowych dojrzewających wynika z faktu, że są one źródłem azotynu, który powstaje wskutek działania na azotany bakterii denitryfikujących (z rodziny Micrococcaceae). W procesie dojrzewania obecne w wyrobach azotany skutecznie uzupełniają podaż dostępnych do przebiegu reakcji nitrozylowania azotynów. Procesy redukcji azotanów do azotynów dynamizują się po przekroczeniu temperatury 8°C, co nabiera konieczności wzięcia tego pod uwagę w produkcji wędzonek dojrzewających.
W produkcji wędzonek długo dojrzewających (np. szynki z kością) efekt wybarwienia peklowniczego można uzyskać, nie stosując bezpośredniego dodatku środków peklujących. Tworzenie się pożądanej barwy peklowniczej jest wtedy wynikiem przemian mikrobiologicznych i obecności azotanów występujących naturalnie w mięsie (zawartość maksymalnie może wynosić 15 mg/kg) lub wprowadzonych do surowca jako zanieczyszczenie soli morskiej, soli kamiennej oraz przypraw. W warunkach obniżonej wartości pH (poniżej 7,0), jakie występują powszechnie w surowcu wędzonkowym, działają tkankowe bakterie denitryfikujące, które skutecznie redukują azotany do azotynów.

KWASY ASKORBINOWE I CH SOLE SODOWE

Kwasy askorbinowe oraz ich sole sodowe są przydatne w produkcji wędlin surowych dojrzewających ze względu na możliwości wspomagania efektu peklowania, ocenianego poprzez intensywność wybarwienia peklowniczego. Substancje te będąc przeciwutleniaczami (właściwości redukujące) obniżają ciśnienie cząstkowe tlenu i przesuwają potencjał oksydacyjno-redukcyjny w mięsie w pożądanym dla procesu tworzenia się barwy kierunku. W ten sposób sprzyjają stabilizacji barwy peklowniczej, co jest także rezultatem utrzymywania przez te substancje odpowiedniej podaży w mięsie natywnej mioglobiny (ograniczają tworzenie się metmioglobiny). Askorbinian i kwas askorbinowy oraz ich izomery skutecznie intensyfikują redukcję azotynu sodu do tlenku azotu (NO) i wspomagają w ten sposób przebieg reakcji tego związku z mioglobiną. Z bardzo reaktywnych kwasów askorbinowych zdecydowanie bardziej aktywny w działaniu jest kwas pochodzący z naturalnych surowców. Kwasy askorbinowe dodatkowo wzbogacają wędliny surowe dojrzewające w wyróżnik smaku kwaśnego. Kwasy askorbinowe i ich sole sodowe ograniczają skutecznie łańcuchowe reakcje autooksydacji, co wpływa na wydłużenie trwałości wędlin surowych wyprodukowanych z ich dodatkiem.
W celu uzyskania optymalnego efektu działania askorbinianów i kwasów askorbinowych zaleca się ich dodatek na poziomie 0,03- 0,05% liczonym w stosunku do gotowego wyrobu. Jest to istotne ze względu na fakt, że zbyt duża ilość tych substancji wprowadzona do mięsa, szczególnie w połączeniu z obecnością cukrów redukujących, może zakłócić pożądane denitryfikujące działanie mikroflory mięsa i skuteczność reagowania dodanych środków peklujących. Nadmiar kwasów askorbinowych może także rozkładać azotyn sodu, co pogarsza efekt barwotwórczy peklowania.
Biorąc pod uwagę właściwości askorbinianów i kwasów askorbinowych, stwierdzić należy, że substancje te są zdecydowanie mniej przydatne w procesie peklowania azotanowego (peklowania bakteryjnego), które jest często praktykowane w produkcji wędzonek surowych dojrzewających.

SUBSTANCJE ZAKWASZAJĄCE

W kształtowaniu jakości i trwałości wędlin surowych dojrzewających przydatność znajdują substancje zakwaszające, w tym kwas cytrynowy. Substancja ta obniżając wartość pH mięsa, przyspiesza tworzenie się barwy peklowniczej oraz wpływa na stabilność mikrobiologiczną wyrobów. Zbyt duży dodatek do masy wędlinowej kwasu cytrynowego może jednak wprowadzać nadmierne odczucie smaku kwaśnego, a także zakłócać przebieg pożądanych procesów mikrobiologicznych zachodzących w czasie dojrzewania wędlin surowych.
Zdecydowanie bardziej przydatnym od kwasu cytrynowego związkiem z grupy dodatków zakwaszających jest wykazujący silne działanie redukcyjne glukono-delta-lakton (GDL). Związek ten skutecznie wspomaga peklowanie oraz szybko zakwasza masę wędlinową do poziomu uzależnionego od wielkości jego dodatku (w praktyce wynosi on 0,2-0,9%). Tak gwałtowne zakwaszanie jest wynikiem hydrolizy tego związku w środowisku wodnym do kwasu glukonowego, który gwałtownie obniżając wartość pH, dynamizuje tworzenie się barwy peklowniczej oraz wpływa na stabilizację mikrobiologiczną masy wędlinowej. Równowaga tworzenia się kwasu glukonowego ustala się przy wystąpieniu proporcji 80% tego kwasu i 20% GDL-u. Regulowana płynność obniżania wartości pH środowiska za pomocą GDL-u ma duże znaczenie dla zapewnienia wędlinom odpowiednich wyróżników fizycznych. Gwałtowne obniżenie wartości pH, wynikające z dużej dawki GDL- u, do poziomu zbliżonego do wartości punktu izoelektrycznego białek prowadzi zwykle do ich koagulacji, co jest szczególnie pożądane w produkcji kiełbas krótko dojrzewających. Uzyskana niska wartość pH powoduje, że zmiany strukturalne dokonują się już w pierwszych 48 godzinach dojrzewania. W tym czasie uzyskana wartość pH (około 5,3) powoduje, że roztwór białek miofibrylarnych przechodzi w żel. Na ich dyfundowanie z komórek mięśniowych wpływa również chlorek sodu. Powstająca wskutek tworzenia się żelu matryca unieruchamia cząstki mięsa i tłuszczu. Uzyskane związanie wędlin jest wynikiem kohezji wewnątrz cząstek i adhezji między nimi, co prowadzi do pojawienia się pożądanej krajalności kiełbas. Z białek mięśniowych w procesie tym decydującą rolę odgrywa miozyna i fibryle kolagenowe. Dla jakości wędlin surowych (kiełbas dojrzewających) dodatek GDL- u powinien być jednak zawsze zoptymalizowany. Nadmierna ilość dodanego laktonu może bowiem prowadzić do powstawania niekorzystnego gryzącego smaku kwaśnego kiełbas. Związek ten dodany w nadmiarze hamuje ponadto rozwój pożądanych, wytwarzających katalazę, bakterii z rodziny Micrococcaceae, a jednocześnie intensyfikuje namnażanie się laktobacillusów wytwarzających nadtlenki. Związki te przyspieszają procesy jełczenia oksydacyjnego w tłuszczach. Dodane lub powstałe w wyrobach niektóre bakterie z rodzaju Lactobacillus mogą także powodować niekorzystny rozkład powstającego z GDL-u kwasu glukonowego. Prowadzi to do powstawania różnych niekorzystnych dla jakości wędlin surowych kwasów (kwas mrówkowy, kwas octowy), które wpływają niekorzystnie na ich jakość. Z powyższego względu dodatek glukono- delta- laktonu powinien być praktykowany wyłącznie w produkcji wędlin surowych dojrzewających wytwarzanych bez dodatku bakterii fermentacji mlekowej z rodzaju Lactobacillus.
Stosując chemiczne związki obniżające wartość pH, należy uważać, żeby nie doszło do obniżenia tej wartości do wartości poniżej 5,0 jednostek. Taki poziom zakwaszenia powoduje już pewną dekompozycję natywnej mioglobiny, co może pogarszać efektywność tworzenia się wybarwienia peklowniczego.

WĘGLOWODANY (CUKRY)

Cukry wraz z węglowodanami naturalnymi mięsa, głównie glikogenem, tworzą tzw. frakcję węglowodanową, która pełni różne funkcje w procesie produkcji wędlin surowych dojrzewających. Największe znaczenie w tym zakresie mają jednak cukry celowo dodane w procesie produkcji w celu uzyskania zakładanego efektu technologicznego. Przydatność technologiczną mają: glukoza, fruktoza, sacharoza, laktoza, które są stosowane w różnych ilościach. Substancje te, obok wzbogacania profilu smakowego wędlin o nowe wyróżniki, których natężenie może być zdominowane przez wyczuwalny smak słodki, stanowią doskonałe źródło energii niezbędnej dla egzogennych procesów enzymatycznych powiązanych z biologiczną aktywnością mikroflory i działaniem mikroorganizmów dodanych jako kultury startowe.
Technologicznym następstwem przemian węglowodanów jest postępujący proces dojrzewania wędlin, w czasie którego substancje węglowodanowe ulegają przemianom homo- lub heterofermentacyjnym, prowadzącym do zakwaszenia surowca mięsno-tłuszczowego (obniżenie wartości pH wskutek powstania kwasu mlekowego). Szybkość przemian cukrów jest zróżnicowana i zależy od budowy chemicznej dodanego cukru oraz rodzaju użytych bakterii fermentacji mlekowej (LAB). Najszybciej przemianom fermentacyjnym ulega glukoza, która będąc cukrem redukującym, przyspiesza również proces tworzenia się nitrozylobarwników. Poza tym, stanowiąc pożywkę dla bakterii denitryfikujących, glukoza dynamizuje redukcję azotanów do azotynów, co także przyspiesza również tworzenie się barwy peklowniczej. Utleniająca się glukoza prowadzi natomiast do powstawanie kwasów cukrowych, które powodują wzrost stężenie jonów wodorowych [H]+,co dodatkowo sprzyja tworzeniu się barwy peklowniczej. W procesie utleniania glukoza wiąże tlen, co eliminuje jego destrukcyjne działanie na barwniki hemowe. Podobne działanie wykazują dwucukry, ale muszą one być najpierw rozłożone na drodze enzymatycznej do cukrów prostych.

FOSFORANY

W produkcji wędlin surowych dojrzewających, szczególnie z grupy kiełbas, pewną przydatność mają sole fosforanowe. Dodatek do masy wędlinowej tych substancji na etapie wytwarzania farszu powoduje obniżenie jego lepkości, co ułatwia proces nadziewania, jako zjawisko zwiększenia efektu ,,ślizgania się”. Fosforany przyczyniają się do ograniczenia tarcia farszu o zespoły tnące urządzeń rozdrabniających. Jednocześnie dodane fosforany powodują, że dojrzewające kiełbasy uzyskują wcześniej cechy krajalności, z ograniczonym ryzykiem tworzenia się twardej obwódki, co jest wynikiem bardziej zrównoważonego oddawania wody przez poddane dojrzewaniu batony kiełbas. Rola fosforanów sprowadza się ponadto do uzyskania efektu przeciwutleniającego, co wpływa pozytywnie na trwałość wyrobów. W praktyce technologicznej należy jednak stosować wyłącznie sole fosforanowe o relatywnie niskiej wartości pH, co nie zakłóca procesu zakwaszania masy wędlinowej. Wobec takich wymagań, jako fosforanowe dodatki funkcjonalne w warunkach produkcyjnych sprawdzają się głównie następujące sole: monofosforan jednosodowy (wartość pH 4,2-4,6) i difosforan dwusodowy (wartość pH 3,8- 4,4).

KULTURY STARTOWE

Specyficznym dodatkiem funkcjonalnym w produkcji wędlin surowych dojrzewających są kultury startowe, których podstawowym celem wprowadzania do surowca jest zapewnienie stabilnego przebiegu procesu dojrzewania. Sprowadza się to do uzyskania trzech podstawowych celów technologicznych, a mianowicie:

• kontrolowane obniżenie wartości pH poprzez rozkład cukrów oraz związana z tym poprawa tekstury produktu idąca w kierunku bardziej związanej i wyparcie niepożądanej, spontanicznie rozwijającej się mikroflory,
• wpłynięcie na uzyskanie przez wyroby pożądanej barwy, wskutek produkowania reduktazy azotanowej i jej utrwalenie poprzez rozkład H2O2 (wytworzenie katalazy i pseudokatalazy),
• nadanie wyrobom pożądanych cech smakowo-zapachowych w wyniku uzyskania odpowie niego stopnia zakwaszenia oraz aktywności lipolitycznej i proteolitycznej użytych drobnoustrojów

Uzyskanie odpowiedniego stopnia zakwaszenia zapewniają bakterie będące producentami kwasu mlekowego, zwłaszcza różne gatunki z rodzaju Lactobacillus i Pediococcus. Wytwarzanie przez te drobnoustroje kwasu mlekowego, jako głównego lub jednego z głównych metabolitów ich przemiany materii prowadzi do uzyskania odpowiedniego poziomu wartości pH oraz pożądanej tekstury gotowego wyrobu. Bakterie fermentacji mlekowej równocześnie wykazują bardzo silne oddziaływanie w kierunku wypierania mikroflory konkurencyjnej, niepożądanej w procesie produkcyjnym bądź mikroorganizmów chorobotwórczych.
Do wytworzenia charakterystycznej i trwałej barwy wędlin surowych dojrzewających najbardziej przydatne są bakterie z rodziny Micrococaceae. Mają one zdolność wytwarzania reduktazy azotanowej, a zatem redukowania dodawanego azotanu (lub azotynu powstałego w wyniku uprzedniego utleniania do azotanu), przyczyniają się do wytwarzania stabilnej barwy wędlin.
Kolejną istotną cechą tych drobnoustrojów przyczyniającą się do utrwalenia barwy wędlin surowych jest zdolność tych bakterii do produkowania katalazy lub pseudokatalazy, którą wytwarzają także niektóre bakterie fermentacji mlekowej. Obydwa typy enzymów biorą udział w rozkładzie cząsteczek H2O2, zapobiegając tym samym późniejszemu utlenianiu i zmianie barwy wędlin surowych dojrzewających.
Dobierając odpowiednie gatunki bakterii, należy brać pod uwagę optymalne warunki temperaturowe ich rozwoju, rodzaj rozkładanego cukru oraz warunki wzrostu (stężenie soli, zawartość tlenu). W celu uzyskania pożądanych cech jakościowych wędlin surowych, jako kultury startowe wykorzystuje się przede wszystkim wzajemne kompozycje bakterii fermentacji mlekowej oraz mikrokokków (np. Kocuria varians) lub staphylokokków (rodzaj Staphylococcus). Coraz częściej jako kultury startowe wykorzystuje się również drożdże z rodzaju Candida lub Debaryomyces, które mają zdolność rozkładania kwasu mlekowego, co powoduje, że w końcowym okresie dojrzewania prowadzą do nieznacznego podwyższenia wartości pH wędlin. Drożdże skutecznie zabezpieczają również wyroby przed niekorzystnymi odchyleniami jakościowymi w zakresie barwy (zużywanie tlenu, hamowanie procesów oksydacyjnych). W produkcji wędzonek surowych dojrzewających szczególnego znaczenia nabierają drobnoustroje rozwijające się w niskich temperaturach i w środowisku dużego stężenia soli kuchennej. Należą do nich przede wszystkim drożdże, które rozwijają się przy niskiej aktywności wody, dużym zasoleniu i charakteryzują się tolerancją na niską wartość pH. Przydatne są również niektóre bakterie z rodzaju Staphylococcus. W produkcji niektórych asortymentów kiełbas surowych dojrzewających jako kultury startowe stosowane na powierzchnię wykorzystuje się szczepy pleśni (np. Penicillium nalgiovense, Penicillium candidium), które w zakresie funkcjonalnego działania ograniczają negatywny wpływ tlenu na wyroby (zużywanie tlenu do swojego wzrostu) i rozkładają nadtlenki. Tworzący się porost szlachetnej pleśni zabezpiecza wyroby przed rozwojem niepożądanych mikroorganizmów (drożdży, bakterii, dzikich pleśni).

BIAŁKOWE DODATKI ŻELUJĄCE

Na właściwości funkcjonalne kiełbas surowych dojrzewających można wywierać wpływ poprzez dodatek białek pochodzenia zwierzęcego (białka tkanki łącznej, białka mięśniowe, białka mleka) oraz dodatek białek roślinnych (np. białek sojowych i grochowych). Dodatek białek do wytworzonego farszu wpływa na kształtowanie się aktywności wody i wartość pH oraz zachowanie wyrobów podczas suszenia, co rzutuje na czas trwania suszenia i tworzenia się konsystencji w czasie suszenia. Dodatek białek do farszu w produkcji kiełbas surowych dojrzewających poprawia wiązanie wody i podwyższa, odpowiedzialnego za konsystencję kiełbas, twardość tworzonego żelu. Właściwości te pogarszają jednak warunki przebiegu suszenia, w czasie którego wzrasta wtedy niebezpieczeństwo wytworzenia się suchej obwódki, co jest wynikiem spowolnienia transportu wody z obszaru wewnętrznego do strefy obrzeżnej kiełbas.
Obniżenie aktywności wody przez dodatek białek staje się czynnikiem stabilizującym mikrobiologicznie kiełbasy na początku dojrzewania. Zbyt gwałtowne obniżenie aktywności wody w wyrobach może jednak spowodować ograniczenie dynamiki wzrostu pożądanej mikroflory fermentacyjnej. Stosując dodatek preparatów białkowych, należy bezwzględnie regulować tempo obniżania wartości pH przez odpowiedni dodatek substancji zakwaszających lub kultur kwaszących. Jednocześnie należy zwracać uwagę na skład używanych preparatów białkowych, ponieważ zawarte w nich cukry i skrobie mogą wpływać na różny przebieg procesu dojrzewania. Skrobie mogą być rozkładane przez amylazy własne mięsa lub niektóre drobnoustroje, co następnie w wyniku działania bakterii fermentacji mlekowej może prowadzić do tworzenia się kwasu mlekowego, który powoduje zakwaszenie masy wędlinowej.

Literatura

1. Anonim (2008): Wędzonki i kiełbasy surowe z Serbii. ,,Mięso i Wędliny” nr 1
2. Cegiełka A., Słowiński M. (2008): Dodatki funkcjonalne w przetwórstwie mięsa. Wygoda czy konieczność? ,,Mięso i Wędliny” nr 6
3. Jankiewicz L., Słowiński M. (2004): Technologia produkcji wędlin. Kiełbasy surowe. PWF- Warszawa
4. Lücke K. (2003): Einsaltz von Nitrit und Nitrat in der Ȍkologischen Fleischverarbeitung. ,,Fleischwirtschaft” nr 11
5. Makała M., Jankiewicz M. (2007): Charakterystyka jakości rynkowych kiełbas typu salami. ,,Mięso i Wędliny” nr 8
6. Stiebing A. (1998): Einfluss von Protein auf den Reifungsverlauf von Rohwurst. ,,Fleischwirtschaft” nr 78
7. Wajdzik J.(2020): Kultury startowe jako dodatki funkcjonalne. ,,Ogólnopolski Informator Masarski” nr 8
8. Wajdzik J. (2021): Dodatki wpływające na trwałość wyrobów mięsnych. ,,Rzeźnik polski” nr 8
9. Wajdzik J. (2022): Sterowanie jakością wędlin surowych dojrzewających. ,,Rzeźnik polski” nr 8