Dr inż. Jerzy Wajdzik

Poszczególne składniki produkowanych wyrobów mięsnych zawierają w swoim składzie w różnych proporcjach białko, tłuszcz i wodę, czyli składniki, które w dużym stopniu determinują charakterystykę tych wyrobów. Obok białek mięsnych istotną rolę w tworzeniu i kształtowaniu struktury wyrobów mięsnych pełnią także białka niemięsne. U podstaw stosowania tych białek jest wykorzystanie ich zdolności współdziałania z białkami mięsnymi w tworzeniu gotowego produktu o dobrych cechach jakościowych.

Jako funkcjonalne dodatki białkowe stosowane w przetwórstwie mięsa duże znaczenie mają białka sojowe (sojowe preparaty białkowe). Za ich stosowaniem przemawiają przede wszystkim podobne właściwości funkcjonalne, które są zbliżone do tych, jakie posiadają białka mięsne, co pozwala na szerokie wykorzystanie tych białek w przetwórstwie mięsa.
Białka sojowe stosowane jako preparaty sojowe otrzymuje się z nasion soi, które zawierają średnio 40% białka, 35% węglowodanów, 20% tłuszczu i 5 % popiołu. Zawarte w nich białka można podzielić na główne frakcje o stałych sedymentacji 2S, 7S, 11S i 15S. Najważniejsze z nich, a równocześnie występujące w największej ilości (~80%) to frakcje globulin (białka z rodziny wicylin i legumin), w tym przede wszystkim 7S oraz 11S nazywane odpowiednio konglicyniną i glicyniną. Wzajemne proporcje tych frakcji białkowych wynikają z odmiany soi, warunków jej wzrostu oraz zastosowanej technologii uprawy. Różnice w proporcjach pomiędzy frakcjami 7S i 11S mogą wywierać istotny wpływ na właściwości funkcjonalne preparatów sojowych i tak przewaga konglicyniny prowadzi do powstawania żelów białkowych o większej twardości. Wszystkie białka sojowe należące do frakcji globulin mają dużą zdolność tworzenia miedzycząsteczkowych mostków disulfidowych oraz wiązań jonowych, co decyduje o szerokiej przydatności technologicznej preparatów białek sojowych. Tworzące się mostki disulfidowe nadają żelom tych białek pożądaną technologicznie stabilność cieplną.
Właściwości białek sojowych są wynikiem ich składu i struktury, a także oddziaływania z innymi składnikami produkowanych z ich udziałem wyrobów mięsnych. Zachowanie technologiczne białek determinowane jest przez skład i sekwencję aminokwasów, wielkość cząsteczki oraz czynniki środowiskowe, tj. temperaturę, wartość pH i siłę jonową. Właściwości funkcjonalne białek sojowych, tj. zdolność emulgowania, absorpcja wody i tłuszczu oraz zdolność żelowania umożliwiają używanie w przetwórstwie mięsa tych białek do poprawy jakości i wydajności wyrobów mięsnych, do których je dodano. Efektywność działania białek sojowych jest w dużym stopniu wynikiem ich dobrej interakcji z białkami mięsa. Korzystne współdziałanie frakcji białkowych soi (globuliny 7S i 11S) z miozyną mięsa wykazano już w wielu badaniach. Właściwości te decydują, że białka sojowe można także wykorzystywać do tworzenia zamienników tradycyjnych wyrobów mięsnych. Mimo wielu zalet soi, będącej surowcem do otrzymywania białek sojowych, trzeba jednak zaznaczyć, że należy ona do produktów wywołujących reakcje alergiczne, łącznie z szokiem anafilaktycznym. Zaliczana jest do grup 8 wielkich alergenów, będących przyczyną 90% alergii pokarmowych. Alergenami obecnymi w soi jest glicynina, określana globulina zapasową, wraz z Gly m Bd 28 k i Gly m Bd 30 k.

RODZAJE STOSOWANYCH BIAŁEK SOJOWYCH

Z grupy białek sojowych w praktyce produkcyjnej wykorzystuje się:
– mąki i grysy,
– koncentraty,
– izolaty,
– upostaciowione preparaty.
Mąki i grysy sojowe mają podobny skład chemiczny, ale różnią się wielkością cząstek uzyskanych w rezultacie przemiału surowca. Zawartość białka w tych produktach wynosi ok. 50% w s.m.
Koncentraty białek sojowych charakteryzują się zawartością białka na poziomie 70% w s.m. Jakość funkcjonalna takich preparatów zależy od metody prowadzonej ekstrakcji związków odpowiedzialnych za niepożądany smak i zapach. Niezależnie od metody ekstrakcji duży wpływ na jakość koncentratów ma także sposób i parametry suszenia (urządzenia walcowe lub rozpyłowe).
Izolaty białek sojowych są najbardziej oczyszczoną i skoncentrowaną formą białka sojowego (ponad 90% w s.m.). Warunki procesu otrzymywania izolatów pozwalają na zachowanie w nich pełnej wartości biologicznej białek. Możliwość regulacji parametrów procesu technologicznego, jak również możliwość modyfikacji białek po wyizolowaniu a jeszcze przed suszeniem pozwalają na otrzymanie preparatów izolowanych białek sojowych o konkretnym przeznaczeniu technologicznym. Drogą modyfikacji można uzyskać bowiem poprawę niektórych właściwości funkcjonalnych i jakościowych, czego efektem jest złagodzenie niepożądanego posmaku sojowego a przede wszystkim zwiększenie rozpuszczalności w zakresie wartości punktu izoelektrycznego i w obecności jonów Ca+2, czyli w warunkach, w których białka sojowe wykazują minimalną rozpuszczalność.
Produkcja upostaciowionych białek sojowych oparta jest na zjawisku przechodzenia, pod wpływem temperatury i wody, białek globularnych w konformacje typowe dla białek fibrylarnych. W zależności od metody otrzymywania teksturowane białka TVP (Textured Vegetable Protein) dzielą się na:
– ekstrudowane,
– ekspandowane,
– uzyskiwane metodą wytłaczania.
Strukturę i właściwości funkcjonalne ekstrudowanych produktów sojowych reguluje się składem użytego surowca, wartością pH przerabianej masy oraz parametrami procesu wytwarzania.
Sojowe produkty ekspandowane w środowisku kwaśnym (pH<5,5) są zwięzłe, trudno się uwadniają i są mniej podatne na żucie oraz wykazują mniejszą porowatość. Technologie te w warunkach wartości pH powyżej 8,5 dają natomiast teksturaty bardziej podatne na żucie, miękkie, lepiej chłonące wodę i rehydratujące się w krótkim czasie. Do produkcji grysów, które otrzymuje się metodą wytłaczania, jako surowiec wykorzystuje się odtłuszczone mąki sojowe zawierające minimum 50% białka, maksymalnie 3,5% błonnika i 1,5% tłuszczu. Tłuszcz pogarsza plastyczność i osłabia spoistość włókien białkowych, ale w małych ilościach nadaje tym produktom twardości.

PRZYDATNOŚĆ BIAŁEK SOJOWYCH

Białka sojowe wykorzystuje się w przetwórstwie mięsa jako dodatki funkcjonalne i zdecydowanie rzadziej jako substytuty lub analogi mięsa. W celu wykorzystania białek w charakterze dodatków funkcjonalnych w przetwórstwie mięsa wysoce istotne są różne ich właściwości, z których najważniejszymi jest tworzenie pożądanej tekstury produkowanego z ich udziałem wyrobu mięsnego. Z punktu widzenia oceny wyróżników sensorycznych białka te nie powinny zmieniać smaku wytwarzanego przetworu mięsnego. Największe znaczenie funkcjonalne białek sojowych przejawia się emulgowaniem przez nie tłuszczu, wchodzeniem w interakcje z białkami mięsa i utrzymaniem dobrej jakości wyrobu przy równoczesnym wzroście jego wydajności produkcyjnej. Stosując białka sojowe, należy mieć na uwadze fakt, że żele, jakie one tworzą, mają zupełnie inne właściwości niż żele białek mięśniowych. Powoduje to, że w wyrobach żele te częściowo na siebie oddziałują. Z tego względu w układach zawierających dużo białek mięśniowych efekt zastosowania białek sojowych jest niewielki, mimo że istnieje korzystne współdziałanie frakcji białkowych soi (globuliny 7S i 11S) z miozyną mięsa. Najczęściej stosowane w produkcji wyrobów mięsnych izolaty białek sojowych najefektywniej działają, gdy ich dodatek do mięsa mieści się w przedziale 1,5- 1,8% (wyjątek kiełbasy surowe dojrzewające).
Pożądane technologicznie właściwości białek sojowych powodują, że znajdują one zastosowanie w produkcji wielu asortymentów wyrobów mięsnych należących do różnych grup towarowych, w tym m.in. wędlin surowych, kiełbas kutrowanych, wędzonek parzonych, kiszek wątrobianych, konserw sterylizowanych oraz wyrobów garmażeryjnych.

Kiełbasy surowe

Dodatkiem białek sojowych można wywierać wpływ na właściwości funkcjonalne kiełbas surowych (aktywność wody, wartość pH, kinetyka suszenia, konsystencja i smak). W praktyce uzasadniony jest dodatek nieprzekraczający 3%, liczony w stosunku do surowca mięsno-tłuszczowego. Warunkiem niezbędnym dla optymalnego działania białek sojowych jest ich dostateczne uwodnienie, co może się dokonać po wymieszaniu ich z surowcem i pozostawienie przygotowanego farszu w chłodni na okres 12- 24 h. W przypadku dodawania białek sojowych w większych ilościach należy je traktować jako białka zamiennikowe i aplikować w postaci żelu, czyli po uprzednim wstępnym uwodnieniu. Wskazane jest także obniżenie wartości pH wytwarzanego żelu za pomocą dodatku do niego kwasu mlekowego. Dodatek 2% białka sojowego powoduje już bowiem podwyższenie wartości pH farszu o około 0,1 jednostki.
Obniżona wartość pH sprzyja natomiast lepszemu wybarwieniu peklowniczemu i pozwala na ustabilizowanie wartości pH wytwarzanego farszu na w miarę bezpiecznym poziomie, tj. poniżej 6,2 jednostek. Podwyższony udział białka (białka mięsne i białka sojowe) w układzie farszu przeznaczanego na kiełbasy surowe, sprzyja utrzymaniu większej ilości wody i zwiększa twardość tworzonego żelu. Jest to wynikiem podwyższonego udziału rozpuszczonego i napęcznionego białka, co może jednak pogarszać kinetykę procesu suszenia, przejawiającą się powstawaniem twardej obwódki w strefie obrzeżnej batonów. Ubytek masy związany z szybkością suszenia
(odwodnienia) jest wyższy bowiem z cząstek sojowego żelu białkowego niż z mięsa, co może prowadzić do wspomnianych odchyleń jakościowych. Dla bezpieczeństwa mikrobiologicznego (ograniczenie rozwoju drobnoustrojów niepożądanych) i prawidłowego przebiegu procesu dojrzewania (gotowość oddawania wody) należy dążyć do obniżenia wartości pH farszu w czasie pierwszej doby dojrzewania do poziomu 5,8 jednostki, co można osiągnąć z udziałem GDL, kwasów organicznych lub zakwaszających bakteryjnych kultur startowych (bakterie fermentacji mlekowej). Używając preparatów białek sojowych, szczególnie koncentraty, należy zwracać uwagę na ich skład, ponieważ zawarte w ich składzie węglowodany mogą wpływać na przebieg procesu dojrzewania. Wobec tego należy regulować tym procesem poprzez korygowanie udziału technologicznie dodawanych cukrów.
Białka sojowe w wyrobach surowych mogą wpływać negatywnie na intensywność barwy peklowniczej, co może wymagać odpowiedniej korekty w zakresie podaży barwników hemowych. Dobrym rozwiązaniem jest wykorzystywanie do produkcji mięsa bogatego w te barwniki lub dodatek stabilizowanej hemoglobiny krwi.
Obecność białek sojowych w składzie nadzianego do osłonek farszu na kiełbasy surowe w początkowym etapie dojrzewania może spowodować pojawienie się posmaku „typu zbożowego”(posmak sojowy). Odchylenie to wraz z postępującym dojrzewaniem zmniejsza się, co jest wynikiem wykształcania się aromatu typowego dla kiełbasy surowej dojrzewającej.

Wędzonki parzone

W produkcji wędzonek parzonych największa przydatność z grupy białek sojowych mają izolaty. W mniejszym stopniu wykorzystuje się koncentraty, a jeśli już to te o zmodyfikowanych właściwościach. Białka wykorzystywane w produkcji wędzonek powinny charakteryzować się kilkoma przydatnymi technologicznie właściwościami, w tym takimi jak:
– bardzo dobrą rozpuszczalnością w zimnej wodzie, która stanowi rozpuszczalnik do przyrządzania solanek peklujących,
– niepodnoszeniem lepkości solanki i możliwie małą sedymentacją w roztworze solankowym,
– obojętnym smakiem i zapachem oraz jasną barwą,
– dużą zdolnością żelowania,
– skutecznym wiązaniem mięśni (wędzonki formowane).
Białka sojowe dodaje się do surowca wędzonkowego na etapie jego nastrzykiwania, w czasie którego są wprowadzane w postaci składnika nastrzykowej solanki peklującej. Właściwy efekt działania białek uzyskuje się dopiero po przeprowadzonym procesie uplastyczniania nastrzykniętego surowca wędzonkowego. Tak przygotowany surowiec mięsny daje gwarancję dobrego związania i poprawnej konsystencji gotowego wyrobu po zakończonej obróbce cieplnej. Warunkiem niezbędnym dla osiągnięcia pożądanego efektu technologicznego jest równomierne rozprowadzenie białek sojowych w mięśniach stanowiących surowiec wędzonkowy. Uzyskuje się to w wyniku równomiernego rozprowadzenia białek w solance, poprzez równomierne nastrzykiwanie surowca i właściwie przeprowadzony proces uplastyczniania.
Użycie białek sojowych w produkcji wędzonek parzonych ma głównie na celu:
– poprawę wydajności produkcyjnej, co rzutuje na poprawę ekonomii produkcji,
– uzyskanie lepszej tekstury, określanej jako bardziej spójna i lepszej konsystencji (poprawa krajalności),
– wzrost poziomu zawartości białka,
– poprawę właściwości przeciwutleniających układu mięsnego,
– ograniczenie i opóźnienie występowania zjawiska synerezy (zmniejszenie wycieku wody, zwiększenie twardości żelów karagenowych).

Kiełbasy kutrowane

Przy zastosowaniu białek sojowych jako składników funkcjonalnych w kutrowanych kiełbasach najczęściej wykorzystuje się zdolność tych białek do współdziałania z białkami mięsnymi w tworzeniu stabilnych emulsji. Rozpuszczalne białka sojowe rozproszone miedzy fazę tłuszczową i wodną w procesie kutrowania farszu pokrywają skutecznie otoczką kuleczki tłuszczu i w ten sposób sprzyjają tworzeniu stabilnej emulsji. Kluczowa rola białek sojowych wynika więc ze zdolności emulgowania tłuszczu w czasie tworzenia emulsji, jaką jest farsz kutrowany. W ten sposób przydatność białek sojowych nabiera szczególnego znaczenia w farszach o wysokiej zawartości tłuszczu, w których nie wystarcza białek mięśniowych na pokrycie kuleczek tłuszczu. Dodatek białek sojowych, tworzący trwałą matrycę białkową otaczającą tłuszcz, zabezpiecza wtedy produkt kutrowany przed niepożądanymi wyciekami cieplnymi, co pozwala na uzyskanie pożądanej wydajności produkcyjnej, a zarazem dobrej jakości kiełbas kutrowanych. Funkcjonalność białek sojowych w produkcji kiełbas kutrowanych wynika także z ich właściwości do wiązania wody i żelowania zachodzącego w trakcie obróbki termicznej. Wpływa to na poprawę związania i konsystencję oraz rzutuje na utrzymanie wysokiej wydajności produkcyjnej kiełbas kutrowanych.
Z grupy białek sojowych szczególną przydatność posiadają izolaty białek sojowych, które najefektywniej działają, gdy ich dodatek w postaci suchego produktu liczony w stosunku do surowca mięsnego mieści się w przedziale 1,5- 1,8%. Niektóre z izolatów są jednak wrażliwe na sól, która może powodować częściową denaturację i w rezultacie ograniczać ich pęcznienie. Zdecydowanie bardziej oporne na sól są koncentraty białek sojowych, co jest wynikiem technologii otrzymywania oraz ich składu. Obecność w koncentratach węglowodanów i pozostałości ścian komórkowych obniża zdolność tych białek do dysocjacji, co w efekcie ogranicza ich agregację. Występujące w tych preparatach substancje balastowe wspomagają ponadto stabilizujące ich działanie na wytwarzane emulsje, jakimi są farsze kutrowane.
Wzajemne współdziałanie białek sojowych i węglowodanów można również wykorzystywać technologicznie, stosując jako dodatki funkcjonalne preparaty białkowe wytwarzane z soi oraz równocześnie dodając włókna pszenne.
Stosując białka sojowe, należy zawsze pamiętać, że zbyt duży ich dodatek może powodować rozjaśnienie farszu oraz pogorszenie cech sensorycznych wyrobów kutrowanych (pojawienie się „posmaku zbożowego”). Pewnym rozwiązaniem technologicznym niwelującym występowanie takiego odchylenia jakościowego okazuje się dodatek stabilizowanej hemoglobiny lub innych dozwolonych substancji barwiących.

Kiełbasy średnio rozdrobnione, grubo rozdrobnione i wyroby blokowe

Białka sojowe znajdują duże zastosowanie jako dodatki funkcjonalne w produkcji kiełbas średnio rozdrobnionych, kiełbas grubo rozdrobnionych i wyrobów blokowych. Przydatność znajdują wtedy zarówno izolaty białek sojowych, jak i ich koncentraty, w których wykorzystuje się głównie właściwości do wiązania wody i żelowania. W ten sposób osiąga się pożądaną wysoką jakość wyrobów oraz wydajność produkcyjną na zadowalającym poziomie. W przypadku omawianej grupy wyrobów mięsnych preparaty sojowe można stosować na sucho, aplikując je bezpośrednio na surowiec mięsno- tłuszczowy lub w postaci uwodnionej po rozpuszczeniu ich w zalewowej solance peklującej. Białka są wprowadzane w czasie mieszania farszu lub do masownicy, w której następuje proces uplastyczniania. Stosowanie białek, jako składnika solanki zalewowej powoduje, że białka sojowe zostają szybciej i bardziej równomiernie rozprowadzone w tworzonym farszu wędlinowym. Wybór metody wprowadzania białek sojowych uzależniony jest przede wszystkim od rodzaju produktu i parametrów procesu technologicznego, a warunkiem efektywnego działania jest zawsze równomierne rozprowadzenie ich w całej masie farszu.

Garmażeryjne wyroby formowane

W produkcji garmażeryjnych wyrobów formowanych praktyczne zastosowanie znajdują upostaciowione preparaty białek sojowych w postaci teksturatów (przekształcenie białek globularnych w konformacje typowe dla białek fibrylarnych). Odpowiednio wytworzone teksturaty są w pewnym zakresie podobne do białek mięśniowych, szczególnie pod względem tekstury oraz żujności. Dzięki tym cechom stają się one przydatne w produkcji formowanych wyrobów garmażeryjnych typu pulpety, burgery i klopsy. Dodawane w ilości sięgającej nawet 20% składu surowcowego pomagają w uzyskaniu odpowiedniej struktury wyrobów, podobnej do mięsa, a także pozwalają na modyfikowanie jakości tych wyrobów. Wytwarzane produkty z dodatkiem teksturatów sojowych wykazują bowiem mniejszą skłonność do synerezy oraz większą soczystość po zakończonej obróbce termicznej. Dobrym rozwiązaniem technologicznym jest stosowanie preparatów białkowych po wstępnym ich uwodnieniu nadmiarem wody wynoszącym 2,5-3 – krotnie większą jej ilością w stosunku do masy preparatu. Taka forma stosowania sprawia, że teksturaty nabierają wtedy miękkiej, porowatej „mięsopodobnej” struktury.

Pasztety homogenizowane

W produkcji pasztetów homogenizowanych (parzonych i sterylizowanych) największą przydatność jako dodatki emulgujące znajdują koncentraty białek sojowych, które dzięki swojemu składowi (zawartość węglowodanowych włókien) dobrze emulgują tłuszcz i stabilizują wytwarzaną emulsję. Białka te bardziej niż izolaty zapobiegają niekorzystnej destabilizacji emulsji, jaką jest farsz przeznaczony do produkcji pasztetów.
Optymalnym dodatkiem koncentratów sojowych jest poziom 1-2% liczony w stosunku do masy wytwarzanego farszu. Dodatkowym technologicznym efektem działania białek sojowych w tej aplikacji jest ich zdolność do żelowania, co wpływa na poprawę konsystencji wyrobu gotowego. Obróbka termiczna pasztetów wytwarzanych z farszów wątrobianych zawierających preparaty sojowe sprzyja tworzeniu oddziaływań hydrofobowych zapoczątkowujących tworzenie się sieci, co stabilizuje wytworzoną emulsję. Jednocześnie powstające mostki disulfidowe nadają żelom sojowym stabilność cieplną.
W ten sposób białka sojowe bardzo skutecznie współdziałają z surowcami mięsno-tłuszczowymi w tworzeniu dobrej jakości pasztetów homogenizowanych.

Literatura
1. Dąbrowski J. K., Gwiazda S., Rutkowski A. (1992): Białka niemięsne jako dodatki funkcjonalne w przetwórstwie mięsnym. „Gospodarka Mięsna” nr 5
2. Dłużewska E., Krygier K.(2005): Sojowe preparaty białkowe – otrzymywanie i zastosowanie. „Przemysł Spożywczy” nr 4
3. Jankiewicz L., Słowiński M. (2004): Technologia produkcji wędlin. Kiełbasy surowe. PWF- Warszawa
4. Makała H. (1998): Charakterystyka białek mięśniowych i niemięśniowych stosowanych w przetwórstwie mięsa. „Gospodarka Mięsna” nr 10
5. Wajdzik J. (2013): Stosowanie preparatów białkowych w przetwórstwie mięsnym. „Gospodarka Mięsna” nr 9