Dr hab. inż. Agnieszka Starek prof. uczelni

Mięso wołowe było jednym z najpopularniejszych gatunków mięsa spożywanego w Polsce. Jednak w przeciągu ostatnich lat jego spożycie drastycznie spadło. Opinia o niskiej jakości wołowiny opiera się głównie na tradycji spożywania mięsa pochodzącego od starych krów oraz na wizualnej ocenie żywca, który w naszym kraju jest zwykle słabo umięśniony i chudy.

Nie mniej jednak obecnie obserwuje się ponowne zwiększenie popytu na ten gatunek mięsa, który zaczął być doceniany pod względem żywieniowym i zdrowotnym.

Zainteresowanie mięsem wołowym wynika również ze zwiększającej się stopy życiowej społeczeństwa polskiego. Współczesny konsument wymaga jednak aby mięso to pochodziło od młodych, dobrze umięśnionych zwierząt. Bydło o dobrej wartości rzeźnej posiada bowiem właściwie rozwinięte najbardziej cenne części tuszy (zadnią i grzbietową) oraz odpowiedni stosunek mięsa do tłuszczu. Preferowane są tusze o pewnej marmurkowatości mięśni oraz cienkiej, podskórnej okrywie tłuszczowej. Tłuszcz odkładany w dużej ilości w jamie brzusznej lub zbytnio przykrywający tusze nie jest pożądany przez konsumentów. Badania przeprowadzone przez Aldai i in. [2007] wykazały, że wraz ze wzrostem zawartości tłuszczu śródmięśniowego w tuszy ocena sensoryczna takich cech jakościowych jak: kruchość, soczystość, smak i ogólny stopień akceptacji była wyższa, aż do osiągnięcia poziomu tłuszczu śródmięśniowego wynoszącego 14 – 17%. Tłuszcz trzewny, międzymięśniowy oraz podskórny odgrywały mniejszą rolę w kształtowaniu smakowitości mięsa.

Reasumując, mięso wołowe powinno charakteryzować się soczystością, kruchością, odpowiednim smakiem i zapachem oraz nadawać się do łatwego i szybkiego przygotowania. Jednak w jaki sposób rozpoznać dobrą wołowinę? W ocenie jakości mięsa bardzo ważną rolę odgrywają analizy chemiczne, umożliwiające uzyskanie wiarygodnych informacji o składzie i właściwościach produktu.

Wartość odżywcza mięsa w głównej mierze oceniana jest na podstawie zawartości białka (w mięsie i przetworach mięsnych jego zawartość zawiera się w przedziale od 10 do 20%). Oznacza się go najczęściej za pomocą metody Kjeldahla. W tym celu odpowiednią ilość analizowanego materiału badawczego (0,5 g) poddaje się mineralizacji na mokro w stężonym kwasie siarkowym z użyciem katalizatorów. Otrzymany mineralizat destyluje się, a następnie miareczkuje za pomocą kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm3 (zgodnie z aplikacją aparatu Kjeltec – Foss Tecator, 2001). Czas analizy (mineralizacja, destylacja, miareczkowanie) pojedynczej próbki wynosi około 3 h. Otrzymaną zawartość azotu ogólnego należy pomnożyć przez odpowiedni przelicznik, wyrażający średnią zawartość azotu w białkach danego produktu – współczynnik konwersji/przeliczeniowy azotu dla mięsa wynosi 6,25. W metodzie Kjeldahla wykorzystywane są odczynniki stanowiące zagrożenie dla zdrowia człowieka, a także środowiska naturalnego. Dlatego też coraz częściej do oznaczania białka w mięsie wykorzystuje się metodę Dumasa. Uważana jest ona za analizę proekologiczną, bezpieczną oraz o wiele szybszą do wykonania. Próbkę mięsa (0,5 g) umieszcza się w cynowej folii i poddaje spalaniu w atmosferze tlenu w temperaturze 950°C. Gazy powstałe w trakcie spalania gromadzone są i mieszane z czystym helem w obecności miedzi jako katalizatora w celu przemiany tlenków azotu w azot cząsteczkowy. Taka mieszanina gazów trafia do detektora termoprzewodnościowego emitującego sygnał elektryczny w ilości proporcjonalnej do ilości azotu. Końcowe wyniki oblicza się według krzywej kalibracyjnej wykreślonej na podstawie EDTA jako wzorca. W tym przypadku czas analizy pojedynczej próbki wynosi 4 minuty (aplikacja firmy Leco, Saint-Denis i Goury, 2004). Florkiewicz i in. [2010] porównując obie metody, nie zaobserwowali znaczących różnic w otrzymanych wynikach badań. Autorzy pracy w mięsie wołowym uzyskali zbliżone ilości białka, które dla analizy Kiejdahla oraz Dumasa wynosiły od 21,51 do 23,57 g/100 g. Obliczona wartość odzysku dla próbek mięsa również mieściła się w prawidłowym zakresie (99,1–101,7%). Zróżnicowanie poziomu azotu w tuszach zwierzęcych w zależności od użytej do jego oznaczenia metody stwierdzili natomiast Etheridge i in. [1998]. Wartości oznaczone metodą Kiejdahla były niższe od tych uzyskanych w metodzie Dumasa. Jak sugerują autorzy pracy, przyczyną takich różnic może być wysoka temperatura stosowana podczas spalania w atmosferze tlenu.

Oparcie szacunków zawartości białka na podstawie zawartości aminokwasów uważa się obecnie za bardziej naukowo poprawne. Choć te analizy są o wiele bardziej kosztowne w porównaniu z tymi opisanymi powyżej, ich wyniki wydają się być łatwiejsze w interpretacji. Wynika to z tego, że podczas trawienia żywności zawierającej białko aminokwasy są budulcem białka wchłanianego i wykorzystywanego w ludzkim ciele. Aby jednak zapewnić dokładność analizy zawartości aminokwasów w oznaczaniu całkowitego białka, należy wziąć pod uwagę również wolne aminokwasy i solidność danych analitycznych.

Oznaczanie aminokwasów w wołowinie (podczas trzech oddzielnych hydroliz) przeprowadzili Hall i Schönfeldt [2013] metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Ilość aminokwasów wyrażono na podstawie mokrej masy po każdej analizie. Podczas pierwszej z nich oznaczono 17 aminokwasów: argininę, hydroksyprolinę, serynę, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, treoninę, glicynę, alaninę, tyrozynę, prolinę, metioninę, walinę, fenyloalaninę, izoleucynę, leucynę, histydynę i lizynę. Ilość zmielonego, liofilizowanego mięsa dokładnie zważono i zhydrolizowano 6 N kwasem solnym. Do hydrolizatu dodano wewnętrzny standard (kwas α-amino-β-guanidynopropionowy), po czym hydrolizat przesączono. Podwielokrotność hydrolizatu wysuszono w strumieniu azotu. Hydrolizat poddano derywatyzacji odczynnikiem FMOC (chloromrówczan 9-fluorenylometylu), po czym oznaczono zawartość aminokwasów za pomocą HPLC z zastosowaniem detektora fluorescencyjnego. Podczas drugiej analizy oznaczono cystynę, postępując zgodnie z procedurą identyczną z powyższą, z tym wyjątkiem, że przed hydrolizą cystynę utleniono do kwasu cysteinowego. W celu oznaczenia tryptofanu liofilizat mięsa zhydrolizowano enzymatycznie za pomocą proteazy. Po przesączeniu przez filtr 0,45 μm, oznaczono tryptofan za pomocą HPLC. Analizy przeprowadzone przez naukowców dowodzą, iż zawartość białka w badanej wołowinie, oznaczona jako azot i pomnożona przez współczynnik 6,25, zawyżała całkowitą zawartość aminokwasów średnio o około 9%. Chociaż wydaje się, że współczynnik 6,25 dla wołowiny i innego czerwonego mięsa może zawyżać rzeczywistą zawartość białka, należy wziąć pod uwagę ograniczenia metodologiczne przy oznaczaniu zawartości aminokwasów, w tym brak pełnego odzysku podczas hydrolizy. Jednak pod względem żywienia człowieka i dążenia do zwiększenia dostępności i strawności białka niezbędne są dalsze badania na temat profilu aminokwasowego żywności bogatej w białko.
Kolagen, który jest głównym składnikiem śródmięśniowej tkanki łącznej, również istotnie wpływa na jakość mięsa. Duża zawartość tego białka w tkance mięśniowej przyczynia się do obniżenia strawności, a tym samym wpływa na mniejszą kruchość oraz niższą wartość odżywczą mięsa. Ponadto kolagen uznawany jest za białko niepełnowartościowe ze względu na brak tryptofanu oraz małą zawartość aminokwasów siarkowych i aromatycznych. Pomimo że w tkance mięśniowej jest niewiele kolagenu, ma on istotny wpływ na jakość mięsa, w tym szczególnie na jego kruchość – cechę pożądaną przez konsumenta. Największa ilość tego białka występuje właśnie w mięsie wołowym, w mięśniach najbardziej aktywnych za życia zwierząt. Znając zawartość hydroksyproliny, można wyliczyć ilość kolagenu. Zasada tej metody polega na hydrolizie próbek kwasem siarkowym, utlenieniu hydroksyproliny chloraminą-T, reakcji barwnej z aldehydem p-dimetyloamino-benzoesowym i pomiarze absorbancji [Janicki i Buzala, 2013].
Kolejną ważną cechą decydującą o jakości wołowiny jest zawartość w niej tłuszczu. Można go oznaczyć, wykorzystując jedną z trzech metod: ekstrakcyjną odwoławczą, ekstrakcyjną techniczną lub techniczną Gerbera. Metodę odwoławczą stanowi metoda Soxhleta, polegająca na ekstrakcji tłuszczu eterem naftowym lub n-heksanem z uprzednio wysuszonej próbki i wagowym oznaczeniu masy wyekstrahowanego tłuszczu. Wadą tej metody jest jej duża czasochłonność i dlatego najczęściej laboratoria posługują się jedną z metod technicznych, tak zwaną metodą Gerbera. W tym przypadku oznaczenie polega na wydzieleniu tłuszczu w specjalnym tłuszczomierzu (butyrometrze) po uprzednim rozpuszczeniu otoczek białkowych emulsji tłuszczowej za pomocą kwasu siarkowego, odwirowaniu warstwy tłuszczowej i odczytaniu procentowej zawartości tłuszczu na skali tłuszczomierza. Do wydzielenia tłuszczu niezbędne jest jego uwolnienie z otoczek białkowych, czego dokonuje się przez potraktowanie badanej próbki stężonym kwasem siarkowym (stężenie uzależnione od rodzaju produktu) oraz alkoholem izoamylowym (C5H11OH), który zmniejsza przyczepność do szkła i ułatwia wydzielenie tłuszczu. Obecnie oznaczanie tłuszczu w mięsie powinno się odbywać według normy ISO 1444:1996 Meat and meat products — Determination of free fat content. Metoda ta nie różni się od metody odwoławczej opisanej w polskiej normie, z tym że norma ISO dopuszcza, oprócz tradycyjnego urządzenia Soxhleta, stosowanie 6-miejscowego aparatu Soxtec lub innego podobnego, co umożliwia trzykrotne skrócenia czasu ekstrakcji, przy zachowaniu takiej samej wydajności metody i jej precyzji. Ponadto norma ISO posiada wyznaczone w badaniach między laboratoryjnych parametry powtarzalności i odtwarzalności metody.

Oprócz oznaczania zawartości tłuszczu w produktach spożywczych bardzo ważne jest określenie jego składu. Oznaczanie kwasów tłuszczowych w produktach spożywczych można przeprowadzić za pomocą chromatografii gazowej. Wyekstrahowany tłuszcz poddaje się hydrolizie zasadowej, a następnie uwolnione kwasy tłuszczowe przeprowadza się w ich pochodne – estry metylowe. Otrzymane estry rozdziela się metodą chromatografii gazowej. Na podstawie uzyskanego zapisu, zwanego chromatogramem, identyfikuje się poszczególne kwasy tłuszczowe, a następnie przeprowadza ilościową ocenę składu analizowanej mieszaniny [Klossowska, 1998; Hamułka, 2018].

Badania prowadzone przez Sørland i in. [2004] dowodzą, iż zastosowanie magnetycznego rezonansu jądrowego o niskim polu magnetycznym (LF-NMR, Low Field Nuclear Magnetic Resonance) stanowi szybką i dokładną alternatywę dla popularnie stosowanych metod w celu ustalenia zawartości surowego lub całkowitego tłuszczu w materiale biologicznym. Autorzy pracy porównując zawartość tłuszczu w próbkach mielonej wołowiny, zmierzoną metodą NMR w świeżej tkance i w wysuszonej próbce lub metodą ekstrakcyjno-wagową (analizator tłuszczu Foss-let, oficjalna metoda AOAC 976.21), wykazali zadowalającą zgodność między różnymi metodami.

Oznaczanie wody należy do podstawowych elementów kontroli towaroznawczej mięsa. Produkty pochodzenia zwierzęcego zawierające nadmierną ilość wody charakteryzują się obniżoną wartością odżywczą i sensoryczną oraz niższą trwałością. Według polskiej normy PN- 73/A-82110 oznaczenie zawartości wody można przeprowadzić metodą odwoławczą, techniczną suszarkową lub techniczną promiennikową. Dzięki nowelizacji normy te trzy metody zastąpiono jedną metodą odwoławczą ISO 1442:1997 Meat and meat products – Determination of moisture content. Metoda ta generalnie odpowiada obecnie stosowanej metodzie odwoławczej PN. Różnica polega jedynie na tym, że w metodzie ISO dodatek etanolu stosuje się tylko wtedy, gdy występują trudności z wymieszaniem próbki z piaskiem. W pozostałych przypadkach stosowanie etanolu nie jest wymagane. Ponadto podane w normie wartości powtarzalności i odtwarzalności wyznaczone zostały zgodnie z aktualnymi wymaganiami.

W kontroli jakości wołowiny wskazane jest również określenie zawartości substancji mineralnych ogółem. Metoda oznaczania substancji mineralnych sprowadza się do spopielenia próbki w określonych warunkach i oznaczenia masy popiołu. Dokładna metodyka oznaczenia popiołu jest obecnie zawarta w normie ISO 936:1998 Meat and meat products – Determination of total ash. Ten standard został ostatnio sprawdzony i potwierdzony w 2003 roku, dlatego też ta wersja pozostaje aktualna.

Pod względem wartości odżywczej wołowina jest obecnie bardzo cenionym przez konsumentów gatunkiem mięsa. Analiza danych literaturowych [Domaradzki i in. 2016; Domaradzki i in. 2019; Jurczak, 2005; Scollan i in., 2016] wskazuje, że nie powinna być ona twarda, łykowata czy wodnista. Mięso wołowe o odpowiedniej jakości musi mieć delikatną strukturę i nie może być przerośnięte nadmiarem tkanki łącznej. Po upieczeniu powinno być soczyste i kruche, odznaczając się małymi stratami w czasie termicznej obróbki. Konsumenci oczekują, aby zakupiony przez nich produkt był jak najbardziej odżywczy, wygodny do przygotowania oraz zapewniał pozytywne wrażenia sensoryczne. Taka potrzeba uzyskania maksimum informacji o spożywanej wołowinie sprawia, że szczególnego znaczenia nabierają chemiczne analizy, umożliwiające uzyskanie wiarygodnych informacji o składzie i właściwościach produktu. 

Literatura:

  • Aldai, N., Nájera, A. I., Dugan, M. E. R., Celaya, R., & Osoro, K. (2007). Characterisation of intramuscular, intermuscular and subcutaneous adipose tissues in yearling bulls of different genetic groups. Meat Science, 76(4), 682-691.
  • Chmielnik, H. (2016). Cudze chwalicie, swego nie znacie–wołowiny!!. Wiadomości Zootechniczne, 54(3).
  • Domaradzki, P., Florek, M., & Litwińczuk, Z. (2019). Metody dojrzewania mięsa wołowego w aspekcie bezpieczeństwa zdrowotnego1. Med. Weter, 75(9), 521-527.
  • Domaradzki, P., Litwińczuk, Z., Florek, M., & Litwińczuk, A. (2016). Zmiany właściwości fizykochemicznych i sensorycznych mięsa wołowego w zależności od warunków jego dojrzewania. Żywność Nauka Technologia Jakość, 23(3).
  • Etheridge, R. D., Pesti, G. M., & Foster, E. H. (1998). A comparison of nitrogen values obtained utilizing the Kjeldahl nitrogen and Dumas combustion methodologies (Leco CNS 2000) on samples typical of an animal nutrition analytical laboratory. Animal Feed Science and Technology, 73(1-2), 21-28.
  • Hall, N. G., & Schönfeldt, H. C. (2013). Total nitrogen vs. amino-acid profile as indicator of protein content of beef. Food chemistry, 140(3), 608-612.
  • Hamułka J. (2018). Analiza żywności. Zbiór ćwiczeń pod redakcją Anny Gronowskiej-Senger. Wydawnictwo SGGW Warszawa, wydanie IV uzupełnione, poprawione.
  • Janicki, B., & Buzala, M. (2013). Wpływ kolagenu na jakość technologiczną mięsa. Żywność Nauka Technologia Jakość, 20(2).
  • Jurczak, M. E. (2005). Towaroznawstwo produktów zwierzęcych. Ocena jakości mięsa. Warszawa: Wydawnictwo SGGW, (s 164).
  • Klossowska, B. (1998). Metody chemicznej kontroli jakosci produktow miesnych. Żywność Technologia Jakość, 5(4), 5-17.
  • McGeehan, S. L., & Naylor, D. V. (1988). Automated instrumental analysis of carbon and nitrogen in plant and soil samples. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 19(4), 493-505.
  • Scollan, N. D., Dannenberger, D., Nuernberg, K., Richardson, I., MacKintosh, S., Hocquette, J. F., & Moloney, A. P. (2014). Enhancing the nutritional and health value of beef lipids and their relationship with meat quality. Meat Science, 97(3), 384-394.
  • Sørland, G. H., Larsen, P. M., Lundby, F., Rudi, A. P., & Guiheneuf, T. (2004). Determination of total fat and moisture content in meat using low field NMR. Meat Science, 66(3), 543-550.