Dr inż. Jerzy Wajdzik

Do podstawowych wyróżników fizycznych oceny wyrobów mięsnych należy tekstura. Ten zespół cech jest jednym z najbardziej istotnych atrybutów decydujących o jakości, a zarazem atrakcyjności konsumenckiej mięsa i przetworów mięsnych. Obejmuje on zarówno cechy sensoryczne, jak i psychologiczne, które są zależne od budowy chemicznej, struktury i właściwości reologicznych wyrobów mięsnych.

W praktyce technologicznej pod pojęciem tekstura rozumiane są wszystkie reologiczne i strukturalne cechy wyrobów, które są odbierane przez konsumenta na podstawie wrażeń dotykowych, wzrokowych, słuchowych i mechanicznych, uzupełniane przez obiektywne metody analizy instrumentalnej. Tekstura obejmuje więc właściwości wyrobów określane różnymi grupami wyróżników, do których należą:
cechy mechaniczne: kohezyjność, twardość, łamliwość, przeżuwalność, gumowatość, sprężystość, lepkość i adhezyjność,
cechy powierzchniowe: wilgotność, tłustość i oleistość, cechy geometryczne: struktura.

Jedna z najbardziej istotnych cech określających teksturę mięsa i jego przetworów jest ich struktura (ang. structure), która obejmuje ukształtowanie układu cząstek w wyrobach i nadawanie im kształtu. Cecha charakteryzująca  w ten sposób mięso jest uwarunkowana jego pochodzeniem gatunkowym oraz przebiegiem procesów poubojowych. W przypadku przetworów mięsnych struktura użytego do produkcji mięsa oraz zakres zastosowanych procesów przerobowych, warunków przechowalniczych, jak również rodzaj użytych substancji strukturotwórczych nadają im określone właściwości geometryczne. Ze względu na fakt, że stosowane zabiegi technologiczne mogą pogarszać lub niszczyć strukturę wyrobów, coraz częściej w celu ograniczenia lub wyeliminowania ujemnych efektów procesów przetwarzania mięsa używa się w praktyce produkcyjnej stabilizatorów struktury. Należą do nich substancje białkowe pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, hydrokoloidy nieskrobiowe, skrobie natywne i modyfikowane oraz błonniki pokarmowe. Dzięki tym substancjom możliwe jest kreowanie właściwości strukturalnych wyrobów poprzez ich odpowiedni dobór ilościowy i jakościowy oraz właściwe skorelowanie ze stosowanymi operacjami technologicznymi.

Białka

Białka przydatne w przetwórstwie mięsnym w zakresie kształtowania struktury wyrobów mięsnych muszą wykazywać pożądane technologicznie właściwości funkcjonalne, w tym przede wszystkim zdolność do tworzenia struktur (właściwości żelujące)
i właściwości emulgowania tłuszczu. Największą przydatność w tym zakresie z grupy białek pochodzenia zwierzęcego mają białka wytwarzane z mleka, białka kolagenowe i białka otrzymywane z krwi, natomiast z białek pochodzenia roślinnego – białka z soi.
Emulgujące właściwości preparatów białkowych są najbardziej przydatne w produkcji kiełbas homogenizowanych lub drobno rozdrobnionych oraz pasztetów charakteryzujących się homogenną strukturą. Doskonale w tym działaniu sprawdzają się białka otrzymywane z mleka (białka serwatkowe, kazeiniany), białka wytwarzane z krwi (plazma krwi) oraz izolaty i koncentraty białek sojowych. Zdolność tworzenia i utrzymywania stabilności emulsji wodno- tłuszczowej przez białka powoduje, że przy ich udziale można wytworzyć wyroby mięsne o homogennej strukturze, bez niekorzystnej ziarnistości i piaszczystości. Wyroby finalne wyprodukowane z farszów dobrze zemulgowanych nie wykazują rozwarstwień, wycieków cieplnych i złogów tłuszczowych. Ze wszystkich powszechnie używanych preparatów białkowych tylko białka kolagenowe w ograniczonym stopniu stabilizują emulsje. Do stabilizowania struktury wyrobów mięsnych przydatne są natomiast właściwości żelujące tych białek. Dobrą zdolność do żelowania wykazują również białka serwatkowe oraz białka pochodzenia roślinnego wytwarzane z soi, głównie w postaci izolatów. W określonych uwarunkowaniach technologicznych dla poprawy struktury zastosowanie znajduje również plazma krwi. Przydatność technologiczna białek serwatkowych, tworzących żele w szerokim zakresie wartości pH, wynika głównie z faktu, że moc żelowania tych białek wzrasta wraz z temperaturą dogrzewania. Z tego względu białka serwatkowe doskonale nadają się do kształtowania struktury bloków konserw sterylizowanych. Z kolei znamienną cechą białek sojowych jest fakt, że w sposób korzystny dla właściwości strukturotwórczych wyrobów mięsnych współdziałają one z miozyną mięsa. Interakcje te znacząco poprawiają cechy sensoryczne wyrobów mięsnych.

W celu poprawy struktury wyrobów formowanych i przeznaczonych do smażenia dużą przydatność wykazują natomiast upostaciowione białkowe preparaty sojowe stosowane w postaci teksturatów. Białka te wpływają na poprawę struktury wyrobów, co wynika ze zdolności dużego absorbowania przez nie tłuszczu i wody.

Hydrokoloidy

Jako dodatki funkcjonalne kształtujące strukturę wyrobów mięsnych dużą przydatność wykazują należące do wysokocząsteczkowych hydrofilnych biopolimerów hydrokoloidy. Są to substancje o charakterze polisacharydowym, względnie białkowym. Z grupy hydrokoloidów polisacharydowych największe znaczenie w przetwórstwie mięsa mają nieskrobiowe ekstrakty otrzymywane z wodorostów (karageny, alginiany, agar), ekstrakty uzyskiwane z nasion lub bulw (mączka chleba świętojańskiego, mączka konjac, guma guar), wydzieliny niektórych roślin (guma tragakantowa) oraz substancje pochodzenia mikrobiologicznego (guma ksantanowa). Z substancji białkowych do grupy hydrokoloidów zalicza się żelatynę, która wykazuje właściwości polidyspersyjne i wysoką hydrofilność. W zakresie kształtowania struktury wyrobów mięsnych, hydrokoloidy, wykazują przydatne właściwości emulgujące, ale przede wszystkim spełniają funkcje substancji żelujących. O praktycznym zastosowaniu hydrokoloidów jako dodatków kształtujących strukturę wyrobów mięsnych decyduje ich rozpuszczalność, która w dużym stopniu zależy od temperatury. I tak przykładowo dla żelatyny minimalna temperatura wynosi 40OC, dla frakcji iota karagenu 50OC, a dla mączki chleba świętojańskiego aż 85OC. Na gorąco nie rozpuszczają się natomiast algininy, ale ich stopniu rozpuszczalności sprzyja dodatek czynnika kompleksującego, tj. soli wapnia.

W procesie kształtowania struktury wielu wyrobów mięsnych najbardziej przydatne są hydrokoloidy mające zdolność do międzycząsteczkowych asocjacji, które prowadzą do utworzenia uporządkowanej, przestrzennej struktury cząsteczek polimeru – żelu. W wielu przypadkach należy jednak redukować występującą synerezę takich żeli przejawiającą się wydzielaniu się z nich wody w czasie przechowywania, co jest konsekwencją agregacji łańcuchów polimeru. Synerezę pogarszającą strukturę wyrobów w czasie ich przechowywania, można redukować, stosując odpowiednią mieszaninę hydrokoloidów, co poprawia stabilność żelu, a w efekcie utrzymuje pożądaną strukturę wyrobów w czasie okresu przechowywania. Proces żelowania z udziałem hydrokoloidów zachodzi zgodnie z mechanizmem:

  • termicznym (agar, żelatyna),
  • chemicznym (alginiany),
  • oddziaływań synergistycznych, co najmniej dwóch hydrokoloidów.

Do najlepiej żelujących hydrokoloidów, a zarazem skutecznie kształtujących strukturę wyrobów mięsnych zalicza się głównie żelatynę, agar, karageny i alginiany. Agar tworzy stosunkowo mocne żele, które są odporne na działanie wysokich temperatur stosowanych w niektórych zabiegach technologicznych. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się bowiem moc żelowania agaru. Z tego względu hydrokoloid ten jest przydatny do stabilizowania struktury bloków konserw sterylizowanych. Frakcje karagenów kappa i iota tworzą żele, wskutek tworzenie struktury podwójnej helisy, które wykazują jednak synerezę. Znacznie mniejszej synerezie ulegają elastyczne żele frakcji iota niż kruche frakcji kappa. Cechy karagenów są najbardziej przydatne do stabilizowania struktury wędzonek produkowanych z wykorzystaniem nastrzykowej metody peklowania. Hydrokoloidy te wprowadza się wówczas do surowca jako składniki solanki nastrzykowej. Również, chociaż w mniejszym stopniu, karageny są przydatne do stabilizowania struktury wyrobów produkowanych z mięsa o różnym stopniu rozdrobnienia. W produkcji wędzonek surowych przydatne są natomiast karageny zagęszczające roztwory solankowe (frakcja lambda), co pozwala po ich wprowadzeniu do surowca ukształtować stabilną strukturę wysokowydajnych wędzonek surowych.

Zdolność hydrokoloidów polisacharydowych do stabilizowania emulsji związana jest z ich wpływem na cechy reologiczne fazy ciągłej emulsji. Ponadto niektóre z nich mogą adsorbować się na powierzchni kuleczek tłuszczowych i stabilizować emulsje w wyniku efektu przestrzennego i elektrostatycznych interakcji. Niemniej mają one jednak znacznie mniejszą aktywność powierzchniową niż białka. Stosowanie wobec tego hydrokoloidów w charakterze emulgatora przy ich niedostatecznej ilości może łatwo powodować destabilizację emulsji. Z drugiej strony, gdy stężenie hydrokoloidu jest zbyt duże, dochodzi często w takich warunkach do załamania emulsji. Z powyższych względów hydrokoloidy nie należy technologicznie traktować jako znaczące dodatki emulgujące w produkcji wyrobów mięsnych.
Do stabilizowania struktury wyrobów mięsnych w galaretach i niektórych wędlin podrobowych (salcesony) wykorzystuje się dodatek żelatyny, która jest hydrokoloidem otrzymanym w wyniku depolimeryzacji kolagenu. O jej przydatności decyduje zdolność do tworzenia żelu oraz duża adhezyjność. Pozwala to na wykorzystanie jej jako dodatku wiążącego poszczególne składniki składu recepturowego. Efektywne wykorzystywanie hydrokoloidów w celu kształtowania struktury wyrobów mięsnych sprowadza się najczęściej do stosowania ich w postaci mieszanin w ilościowej i jakościowej ich wzajemnej kombinacji. Uzyskuje się wówczas najlepsze efekty technologiczne wskutek wzajemnego oddziaływania synergistycznego pomiędzy odpowiednio dobranymi hydrokoloidami. Synergistycznie z karagenami działa guma guar, zwiększająca siłę ich żelowania. Ksantan natomiast współdziała z kappa karagenami i mączką konjac, wzmacniając powstające w takim układzie żele karagenowe. Wzrost aktywności żeli karagenowych powoduje również obecność w roztworze mączki chleba świętojańskiego. Synergistyczne interakcje występują także pomiędzy karagenami i białkami mleka (białka serwatkowe) oraz pomiędzy mączką chleba świętojańskiego i gumą ksantanową. Dobrą stabilizację struktury wyrobów mięsnych osiąga się przy równoczesnym zastosowaniu izolatów białek sojowych i karagenów dodanych w łącznej ilości na poziomie 3-4% w stosunku do masy użytego do produkcji surowca. Niektóre hydrokoloidy w postaci gum dodane wraz z substancją żelującą (białka, hydrokoloidy) pełnią skuteczną rolę lepiszcza struktury. W wyższych stężeniach zachowuje się tak m.in. guma guarowa.

Błonniki pokarmowe

Błonniki pokarmowe (włókna roślinne) należą do tzw. substancji nieodżywczych o właściwościach zdrowotnych. Nie są one jednorodnymi składnikami, ale grupą substancji niekatabolizowanych przez ustrój człowieka i opornych na hydrolizę enzymatyczną w przewodzie pokarmowym. Właściwości funkcjonalne błonników są ściśle związane z ich budową, z zawartością poszczególnych frakcji,
z materiałem pierwotnym i sposobem ich otrzymywania. Do najważniejszych właściwości technologicznych błonników zalicza się ich wodochłonność, czyli zdolność zatrzymywania wody oraz wpływ na wzrost lepkości roztworów. Właściwości te w pewnych uwarunkowaniach technologicznych powodują, że dodatek błonników kreuje strukturę wyrobów mięsnych. Udział błonnika w składzie recepturowym przyczynia się w dużym stopniu do lepszego utrzymywania kształtu produktów mięsnych poddawanych obróbce termicznej.
Błonniki w produktach kutrowanych (drobno rozdrobnione i homogenizowane kiełbasy oraz pasztety), wykazując zdolność absorbowania tłuszczu, a nawet jego emulgowania, wpływają na poprawę wyróżników sensorycznych wyrobów gotowych poprzez nadawanie im bardziej jednorodnej struktury bez niepożądanej ziarnistości czy piaszczystości. Liczne wyniki badań potwierdzają, że na przydatność technologiczną błonników wpływa właściwie skorelowany z ich ilościowym dodatkiem i rodzajem skład surowcowy produkowanych wyrobów mięsnych. Powszechnie stosowane błonniki pszenne zdominowane są przez nierozpuszczalne hemicelulozy a jęczmienne i owsiane są natomiast bogate w rozpuszczalny β-glukan. Z porównania gatunkowego różnych włókien wynika, że błonniki pszenne zawierają ponad 97% czystych włókien, a ziemniaczane posiadają ich tylko ok. 70%. Wymienione cechy preparatów błonnikowych w dużym stopniu wpływają na kształtowanie wyróżników sensorycznych i wydajność końcową wyrobów produkowanych z ich dodatkiem. Ograniczoną skuteczność w zakresie tworzenia struktury mają błonniki owocowe i warzywne, które często wprowadzają do wyrobów mięsnych także niekorzystne zabarwienie i często niepożądany charakterystyczny ze względu na pochodzenie smak. Praktycznie sprawdzają się one przede wszystkim w produkcji wyrobów surowych, typu serwolatki oraz salami, dodawane w ilości 2-3% w stosunku do ilości masy użytego surowca. Wpływają w tej grupie wędlin na przyspieszenie procesu suszenia, stabilizowanie barwy oraz wprowadzają do nich pożądane wyróżniki smakowe (błonniki z aronii, błonniki jabłkowe).

Najbardziej zbliżonymi właściwościami przydatnymi w zakresie tworzenia struktury wyrobów mięsnych względem siebie cechują się błonniki ziemniaczane i zbożowe otrzymywane z pszenicy. Błonniki te również nie pogarszają struktury wyrobów homogenizowanych w przypadku stosowania ich do tych wyrobów w celu obniżenia zawartości tłuszczu. Przy poziomie substytucji wynoszącym maksymalnie 5% obserwuje się nadal strukturę wyrobu podobną do produktu wytwarzanego bez błonnika. Natomiast najbardziej delikatną strukturę wyrobów, najlepiej ,,naśladującą” tłuszcz uzyskuje się, stosując dodatek inuliny (fruktan), która jest węglowodanową (zawartość powyżej 99% węglowodanów) substancją niebędącą typowym błonnikiem.

Wszystkie preparaty błonnikowe o charakterystycznej budowie włóknistej, dzięki zdolności do sieciowania pozwalają na polepszenie i wzmocnienie struktury wyrobów mięsnych.

Skrobie

Istotną rolę w przetwórstwie mięsa odgrywają skrobie natywne oraz skrobie modyfikowane metodami chemicznymi. Coraz częściej są one stosowane w wysokowydajnych technologiach, w których wykorzystuje się ich stabilizujące właściwości umożliwiające utrzymywanie pożądanej struktury wyrobów mięsnych. Nie stwierdza się jednak wpływu dodatku skrobi na kohezyjność gotowych wyrobów, która bezpośrednio jest związana ze strukturą wyrobu. Skrobie spełniają natomiast rolę istotnego lepiszcza spajającego cząsteczki wyrobu, co wpływa pozytywnie na jego strukturę. Znaczenie dodatku skrobi coraz częściej jest rozpatrywane w zakresie eliminowania typowych wad wyrobów o zmniejszonej zawartości tłuszczu w składzie surowcowym. Dotyczy to głównie kiełbas drobno rozdrobnionych i homogenizowanych oraz pasztetów o strukturze homogennej. Skrobie i odpowiednie proporcje wprowadzonej wody w stosunku do składu mięsnego pozwalają na zachowanie zbliżonej struktury wyrobów przy równoczesnym obniżeniu w nich zawartości tłuszczu. Obecność skrobi w wyrobach pozwala w rezultacie na wyeliminowanie tak częstych wad wyrobów z obniżoną zawartością tłuszczu, które dotyczą ich nadmiernej suchości, przejawiającym się pociemnieniem barwy, małą soczystością, nadmierną twardością i zwięzłością oraz gumowatością struktury. Skrobie nadają się także do modyfikacji struktury wysokowydajnych wędzonek parzonych, gdzie są wprowadzane jako składniki solanek peklujących. Najszersze zastosowanie technologiczne ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne wykazują skrobie modyfikowane (fosforan diskrobiowy, acetylowany adypinian diskrobiowy) oraz skrobie natywne otrzymywane z ryżu lub z ziemniaków.

Literatura:

  • Dłużewska E., Krygier K. (2007): Hydrokoloidy jako dodatki funkcjonalne stosowane w przetwórstwie mięsnym. ,,Gospodarka Mięsna” nr 8
  • Makała H. (2003): Wpływ preparatów błonnika ziemniaczanego i pszennego oraz inuliny na wybrane wyróżniki fizykochemiczne i reologiczne modelowanej konserwy mięsnej. ,,Żywność” nr 3
  • Miazek J., Słowiński M., Jankowski B. (2014): Wpływ preparatów błonnika owsianego Vitacel HF 600 i błonnika jęczmiennego Vitacel BG 300 na jakość kiełbas homogenizowanych. ,,Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych” nr 579
  • Paulo A., Cierach M. (2003): Stabilność przechowalnicza kiełbas parzonych z dodatkiem fosforanu dwuskrobiowego (Skronet) ,,Żywność” nr 2
  • Rafalska U., Łopacka J., Żontała K., Sakowska A., Lipińska A.(2015): Błonnik pokarmowy w przemyśle mięsnym-funkcje technologiczne i zdrowotne. ,,Problemy Higieny i Epidemiologii” nr 4
  • Wajdzik J. (2009): Hydrokoloidy jako dodatki funkcjonalne stosowane w przetwórstwie mięsnym. ,,Gospodarka Mięsna”
    nr 8
  • Wajdzik J. (2013): Stosowanie preparatów białkowych w przetwórstwie mięsnym. ,,Gospodarka Mięsna” nr 9