Dr hab. inż. Agnieszka Starek prof. uczelni
Dr Agnieszka Sagan

Zmieniające się trendy żywieniowe i rozwijające się potrzeby konsumentów, stawiają przed producentami wyrobów mięsnych coraz to nowe wyzwania. Klienci oczekują bowiem produktów charakteryzujących się wysoką jakością, czyli naturalnych, świeżych i pozbawionych substancji dodatkowych (soli kuchennej, fosforanów, azotanów czy glutaminianu sodu). Poszukują również artykułów bezpiecznych pod względem mikrobiologicznym i o wydłużonym terminie przydatności do spożycia.

W spełnieniu tych oczekiwań pomocne może być zastosowanie nietermicznych metod utrwalania, wśród których szczególnie wiele miejsca poświęca się metodzie wysokich ciśnień hydrostatycznych (UHP, Ultra High Pressure), lub HPP (High Pressure Processing) zwaną również paskalizacją czy ciśnieniowaniem.
Obróbka pod wysokim ciśnieniem hydrostatycznym polega na umieszczeniu zapakowanego mięsa w naczyniu (uprzednio zamkniętym, elastycznym i wodoodpornym opakowaniu) i zastosowaniu izostatycznego ciśnienia wody od 100 do 900 MPa. Przetwarzanie HPP uważa się za nietermiczne, ponieważ temperatury zwiększają się tylko o 3°C na każde zastosowane 100 MPa.
Dzięki zastosowaniu tej techniki następuje inaktywacja drobnoustrojów, której stopień zależy między innymi od rodzaju i fazy wzrostu mikroorganizmów, parametrów procesu (wartość ciśnienia, temperatura i czas), pH i składu chemicznego żywności. Formy wegetatywne bakterii, w tym patogennych, są dość łatwo inaktywowane, już przy ciśnieniach 200 MPa, drożdże i pleśnie przy ciśnieniu około 400 MPa, natomiast do eliminacji przetrwalników potrzeba już ciśnień znacznie większych – od 600 do 800 MPa (często również w skojarzeniu z podwyższoną temperaturą) [Margosch i in., 2004; Aymerich i in., 2008; Pathanibul i in., 2009; Muredzi, 2014; Makała, 2019].
Powszechnie uważa się, że HHP nie zmienia istotnie jakości mięsa. Potwierdzają to analizy przeprowadzone przez Kłoczko [2006], którego materiałem badawczym było mięso wieprzowe. Kawałki szynki o masie od 100 do 200 g pakowano próżniowo w torebki z folii PAPE i poddawano działaniu ciśnienia izostatycznego 400 MPa (przez 15 minut, w temperaturze 22°C). Próbki poddane działaniu HHP oraz nieobrabiane próbki kontrolne przechowywano w 4oC do wystąpienia wyraźnych objawów zepsucia. Tak przygotowany materiał użyto do badań mikrobiologicznych, instrumentalnych tekstury i barwy, a także sensorycznych. Otrzymane wyniki dowodzą, że zastosowanie wysokich ciśnień rzędu 400 MPa przyczyniło się do obniżenia ogólnej liczby drobnoustrojów w mięsie. Jednak w czasie przechowywania, przyrost jednostek tworzących kolonie był w próbach ciśnieniowanych wyższy, niż w próbach kontrolnych. Wykorzystana technika pozwoliła całkowicie i nieodwracalnie zniszczyć bakterie Escherichia coli. Co więcej, w oddzielnej serii doświadczeń z zastosowaniem ciśnienia hydrostatycznego powyżej 200 MPa zaobserwowano pełną dekontaminację mięsa zainfekowanego larwami włośnią Trichinella spiralis. Generalnie pod względem tekstury (twardości, kruchości, gumowatości i przeżuwalności) próbki mięsa wieprzowego, poddane działaniu HPP, nie wykazywały istotnych różnic w stosunku do próbek kontrolnych. Niestety zastosowana obróbka miała destrukcyjny wpływ na mioglobinę mięsa, prowadząc do nadmiernego rozjaśnienia barwy wyrobu. Jednoczenie w czasie przechowywania zaobserwowano znaczne obniżenie jasności materiału ciśnieniowanego. Zmianie uległy również pozostałe mierzone parametry optyczne: dominująca długość fali i nasycenie barwy. Jeśli chodzi o analizę sensoryczną prób surowych, obejmowała ona określenie wyglądu na przekroju, zapachu, twardości i elastyczności.
Natomiast w wyrobie gotowanym (przez 30 minut) badanymi wyróżnikami były: barwa, wygląd na przekroju, smakowitość, twardość, elastyczność, kruchość oraz soczystość. W przypadku mięsa kontrolnego surowego jedynie barwa i wygląd na przekroju zostały wyżej ocenione, niż w próbkach HPP (pod względem pozostałych deskryptorów jakości wyższe oceny uzyskały próbki poddane działaniu HPP). W opinii zespołu oceniającego (22 osoby) tylko w przypadku twardości i (nieznacznie) soczystości wyżej ocenione zostały próby kontrolne gotowane, w porównaniu z szynką poddaną metodzie wysokich ciśnień.
Kolejne analizy dowodzą, że obróbka HPP jest doskonałym narzędziem do obniżenia ryzyka związanego również z Salmonella spp. i Listeria monocytogenes w surowych lub marynowanych mięsach zapakowanych próżniowo (gotowana szynka wieprzowa, szynka wieprzowa peklowana na sucho i marynowana polędwica wołowa). Zastosowanie wysokiego ciśnienia przy 600 MPa przez 10 minut w 30°C znacznie przedłużyło okres ich przechowywania poprzez kontrolowanie wzrostu bakterii powodujących psucie i bakterii chorobotwórczych. Niestety również i w tym przypadku odnotowano nieznaczną zmianę barwy (przy 150 MPa), utlenianie mioglobiny (przy 400 MPa) i utlenianie lipidów [Hugas i in., 2002]. Na rysunku 1 przedstawiono, w jakim stopniu obróbka HPP może wpływać na barwę wołowiny zapakowanej próżniowo.
Clariana i in. [2011] przeprowadzili badania nad wpływem obróbki wysokociśnieniowej przy 600 MPa na pokrojoną i pakowaną próżniowo komercyjną szynkę suszoną. Wykonali analizę barwy, fizykochemiczną, mikrobiologiczną i zmian atrybutów sensorycznych. Ocenili wpływ HPP na utlenianie lipidów (TBARS), aktywność enzymów przeciwutleniających i zawartość kwasów tłuszczowych. Efekt ten badali również podczas 50-dniowego przechowywania wyrobów w lodówce. Przetwarzanie wysokociśnieniowe spowodowało wzrost parametru barwy L* (jasności) produktu. Wpłynęło również na podwyższenie twardości, żujności, a także zwiększenie intensywności zapachu i słoności. Stabilność oksydacyjna tak utrwalonej szynki suszonej nie uległa zmianie (brak różnic w zawartości kwasów tłuszczowych i aktywności enzymu przeciwutleniającego). Co ciekawe, początkowo wzrost ciśnienia spowodował spadek wskaźnika TBARS, jednak tego efektu nie stwierdzono po dłuższym przechowywaniu. Zastosowanie tego typu przetwarzania (600 MPa przez 6 minut) spowodowało znaczne zmniejszenie całkowitej liczby drobnoustrojów tlenowych, również w próbkach przechowywanych przez 50 dni. Generalnie całkowita liczba mikroorganizmów, zarówno w próbkach ciśnieniowanych, jak i nieciśnieniowanych nie przekroczyła poziomu zepsucia (107 CFU·g-1). Celem pracy McArdle i in. [2011] było określenie wpływu połączonych zabiegów ciśnieniowych i temperaturowych na atrybuty jakości mięsa. Próbki M. pectoralis profundus wołowiny poddawano działaniu ciśnienia wynoszącego 400 i 600 MPa w 35, 45 i 55°C i porównywano z próbkami obrabianymi w piecu konwekcyjno-parowym (72°C, aż do osiągnięcia temperatury rdzenia 70°C). Obróbka HPP w wyższych temperaturach (55°C) skutkowała obniżeniem siły cięcia nożami Warnera-Bratzler’a w stosunku do procesu przeprowadzonego w 35°C. Wartości wskaźnika TBARS próbek ciśnieniowanych były niższe niż w próbkach przygotowanych w piecu. Stwierdzono wzrost stosunku kwasów tłuszczowych omega 6/omega 3 (n6/n3), we wszystkich mięsach. Jednak próbki obrabiane w piecu wykazywały najwyższy stosunek n6/n3. Przedstawione wyniki dowodzą, że HPP zmienia jakość mięsa w mniejszym stopniu niż tradycyjna obróbka, minimalizując w ten sposób wpływ przetwarzania.

Ci sami Autorzy ocenili również jakość wołowiny, którą tym razem obrabiali przy ciśnieniu 200, 300 i 400 MPa w dwóch różnych temperaturach 20°C i 40°C. Zaobserwowali wzrost wartości wskaźnika TBARS przy wyższych poziomach ciśnienia oraz pewne zmiany w zawartości poszczególnych kwasów tłuszczowych. Wysokie ciśnienie nie miało wpływu na stosunek wielonienasyconych kwasów tłuszczowych do nasyconych kwasów tłuszczowych (PUFA/SFA) i stosunek omega 6/omega 3 (n6/n3), zaś temperatura procesu miała znaczący wpływ na sumę nasyconych (SFA), jednonienasyconych (MONO) i wielonienasyconych (PUFA) kwasów tłuszczowych. Obróbka HPP w 40°C skutkowała wzrostem wartości SFA i PUFA oraz obniżeniem MONO w porównaniu do procesu
prowadzonego w 20°C. Zastosowana technika obróbki była również skutecznym sposobem na redukcję ogólnej populacji drobnoustrojów TVC (Total Viable Count) w tym mięsie (niezależnie od zastosowanego poziomu ciśnienia).
Bardzo ciekawe efekty badań uzyskali Sun i in. [2017] analizując wpływ obróbki HPP na bezpieczeństwo i jakość steków wołowych przeznaczonych do obróbki sous-vide (55oC przez 2 godziny). Mięsa zaszczepiono Escherichia coli 0157: H7, a następnie wstępnie podpieczono, zapakowano próżniowo i poddawano ciśnieniowaniu. Traktowanie HPP przy 450 MPa przez 15 minut spowodowało zmniejszenie ilości tych bakterii o 4,74 log CFU/g. Natomiast po 10 minutach, przy 600 MPa liczba Escherichia coli została zredukowana o 6,13 log CFU/g. Zastosowana obróbka przy 450 MPa i 600 MPa nie wpływała (w większości przypadków) na wartości pH i aktywność wody steków wołowych. Stąd wniosek, że ten proces obróbki (przy obu ciśnieniach) powoduje inaktywację bakterii wystarczającą do zapewnienia bezpieczeństwa wstępnie przygotowanych steków. Pozwoli to konsumentowi jedynie ogrzać produkt przez krótki czas. Stwarza również nowe możliwości serwowania tego typu mięsa w restauracjach (ze zwykłą i szybką obsługą), szkołach, placówkach wojskowych, a nawet samolotach.
Działaniu wysokiego ciśnienia hydrostatycznego (300, 450 i 600 MPa) poddawano również filety z piersi kurczaka. Ciśnienie rzędu 450 i 600 MPa prawie całkowicie wyeliminowało wszystkie 3 główne patogeny Salmonella
typhimurium (KCTC 1925), Escherichia coli (KCTC 1682) i Listeria monocytogenes (KCTC 3569), a zatem poprawiło bezpieczeństwo mikrobiologiczne tego typu produktu. Generalnie utrwalanie filetów z kurczaka przy 600 MPa zmniejszyło liczbę tych bakterii o 6–8 log (CFU/g), które nie namnażały się przez 7 do 14 dni. Natomiast obróbka przeprowadzona przy 450 MPa prowadziła do ich eliminacji o 4–8 log (CFU/g) przez 3–14 dni. Zastosowana technika miała niestety negatywny wpływ na cechy sensoryczne produktu. Ciśnienie 300 MPa znacznie zmieniło smak, aromat i soczystość filetów, a 450 MPa spowodowało, że mięso straciło swój zapach. Kolejne zwiększenie ciśnienia pogorszyło barwę produktu poprzez zwiększenie wartości L*, a* i b*. Co więcej, zwiększyło wartości wyznaczników tekstury (twardość, spoistość, gumowatość i żujność). Wyniki wskazują, że obróbka HPP jest skuteczną technologią utrwalania filetów z piersi kurczaka i przedłużającą ich okres przydatności, jednak może mieć negatywny wpływ na niektóre cechy jakościowe i sensoryczne [Kruk i in., 2011].
Mięso drobiowe było również przedmiotem badań Pietrzak i in. [2010]. Autorzy pracy do analiz wybrali mięśnie piersiowe, które po rozdrobnieniu i próżniowym zapakowaniu poddali działaniu wysokich ciśnień (200, 300, 400 i 500 MPa, 10 minut, 10°C). Wyniki, jakie uzyskali, wskazują, iż zastosowana obróbka (w większości przypadków) obniżała wodochłonność mięsa i pogorszała jego parametry barwy. Nie miała jednak istotnego wpływu na tempo utleniania lipidów.
Celem badań Pietrzak i in. [2011] było określenie wpływu wysokiego ciśnienia (500 MPa, 10 minut, 10ºC) na wybrane właściwości oraz trwałość kotlecików z mięsa drobiowego. Surowiec do ich produkcji stanowiło mięso z piersi i nóg kurcząt. Po 24 h od zastosowania wysokiego ciśnienia oraz po 2 i 3 tygodniach przechowywania (w temperaturze 4-6ºC) zapakowanych próżniowo kotlecików wykonano badania fizyko-chemiczne i mikrobiologiczne. Stwierdzono, że zastosowanie wysokiego ciśnienia nie wpłynęło w istotny sposób na ilość wycieku przechowalniczego w zapakowanych próżniowo kotlecikach z mięsa drobiowego. W miarę upływu czasu przechowywania, ilość wycieku w opakowaniu nieznacznie zwiększała się, zarówno w kotlecikach kontrolnych, jak i ciśnieniowanych. Jednocześnie parametry barwy (L*a*b*) kotlecików, które poddawano działaniu HPP, kształtowały się na zbliżonym poziomie do wyrobów kontrolnych. Zastosowana metoda utrwalania nie wpłynęła również znacząco na teksturę kotlecików (mierzoną siłą penetracji). Podczas 3-tygodniowego przechowywania zapakowanych próżniowo produktów w warunkach chłodniczych obserwowano stopniowe obniżanie wartości parametru barwy a*, zarówno kotlecików kontrolnych, jak i ciśnieniowanych. Ponadto w wyrobach nieobrabianych HPP stwierdzono istotny wzrost wartości siły penetracji. Wartości wskaźnika TBARS oznaczane w kotlecikach poddawanych działaniu wysokiego ciśnienia kształtowały się na zbliżonym poziomie, jak w wyrobach kontrolnych, a w miarę upływu czasu przechowywania stopniowo wzrastały, jednak nie były to różnice statystycznie istotne. Zastosowanie wysokiego ciśnienia spowodowało natomiast znaczną redukcję drobnoustrojów mezofilnych, psychrotrofowych oraz bakterii kwasu mlekowego w zapakowanych próżniowo kotlecikach podczas ich chłodniczego przechowywania. To wskazuje, że metoda HPP może być skutecznym sposobem przedłużenia trwałości tego typu
wyrobów (przynajmniej do 3 tygodni). W jeszcze innych badaniach Pietrzak i in. [2014] udowodnili, iż obróbka HPP jest skutecznym sposobem na poprawę jakości mikrobiologicznej zapakowanych próżniowo przetworów z mięsa drobiowego. Do analiz naukowcy wykorzystali próbki pasztetów, pieczeni oraz formowanych wyrobów z mięsa rozdrobnionego (kotletów) zapakowanych próżniowo. Próbki ciśnieniowane (500 MPa, 10°C, 10 minut) oraz kontrolne przechowywali chłodniczo przez 1, 14 i 21 dób. Wykazali, iż w pierwszej dobie przechowywania wyroby charakteryzowały się zróżnicowanym zanieczyszczeniem drobnoustrojami. Mogło to wynikać z wielu czynników, między innymi: z rodzaju i jakość użytych surowców mięsnych oraz składników dodatkowych, sposobów obróbki cieplnej, jak również z poziomu higieny produkcji. W wyrobach niepoddawanych działaniu wysokich ciśnień liczba bakterii mezofilnych kształtowała się na poziomie od 3,5 log jtk·g–1 w kotletach do 6,5 log jtk·g–1 w pieczeniach. Liczba bakterii psychrotrofowych oraz kwasu mlekowego była zbliżona we wszystkich wyrobach i wynosiła poniżej 2,5 log jtk·g–1. Dzięki zastosowaniu HPP w przetworach z mięsa drobiowego nastąpiła inaktywacja bakterii mezofilnych, której stopień zależał od wyjściowego zanieczyszczenia mikroflorą. Co ciekawe, lepszy efekt działania wysokich ciśnień stwierdzono w pasztetach i pieczeniach, których początkowe zanieczyszczenie tymi drobnoustrojami było większe. W kotletach poddanych działaniu wysokich ciśnień liczba bakterii mezofilnych
kształtowała się na poziomie zbliżonym do produktów kontrolnych. Dzięki tej metodzie obniżono również liczbę bakterii psychrotrofowych oraz kwasu mlekowego, a przez to wydłużono trwałość tego typu produktów (przynajmniej do 14 dób).
Podsumowując, metoda HPP polega na wykorzystaniu wysokiego ciśnienia hydrostatycznego w celu przedłużenia okresu przydatności do spożycia (bez użycia konserwantów lub innych dodatków) żywności. Przy krótkim czasie przetwarzania w temperaturze otoczenia umożliwia eliminację większości mikroorganizmów chorobotwórczych oraz powodujących psucie mięsa i przetworów mięsnych. W przeciwieństwie do tradycyjnej obróbki termicznej, HPP zapewnia uzyskanie produktu o najwyższej jakości – pozytywnie wpływa na właściwości fizyko-chemiczne i cechy sensoryczne. W rezultacie producent ma możliwość uzyskania wyrobu trwałego, przy jednoczesnym zachowaniu cennych wartości odżywczych. Firma Victoria Cymes – jako pierwsza na polskim rynku wprowadziła technologię HPP do utrwalania soków tłoczonych na zimno. Teraz czas na unowocześnienia w przemyśle mięsnym.

 

Literatura

Aymerich, T., Picouet, P. A., & Monfort, J. M. (2008). Decontamination technologies for meat products. Meat science, 78(1-2), 114-129.
Clariana, M., Guerrero, L., Sárraga, C., Díaz, I., Valero, Á., & García-Regueiro, J. A. (2011). Influence of high pressure application on the nutritional, sensory and microbiological characteristics of sliced skin vacuum packed dry-cured ham. Effects along the storage period. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 12(4), 456-465.
Hugas, M., Garriga, M., & Monfort, J. M. (2002). New mild technologies in meat processing: high pressure as a model technology. Meat science, 62(3), 359-371.
IRTA – Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentària de Monells.
Kłoczko, I. (2006). Wpływ wysokich ciśnień (UHP) na niektóre właściwości i stan higieniczny mięsa wieprzowego. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 16, 25-29.
Kruk, Z. A., Yun, H., Rutley, D. L., Lee, E. J., Kim, Y. J., & Jo, C. (2011). The effect of high pressure on microbial population, meat quality and sensory characteristics of chicken breast fillet. Food control, 22(1), 6-12.
Makała, H. (2019). Utrwalanie mięsa i przetworów mięsnych poprzez zastosowanie technologii wysokich ciśnień–możliwości, jakość, bezpieczeństwo. Przemysł Spożywczy, 73.
Margosch, D., Ganzle, M., Ehrmann, M. A., Vogel, R. F. (2004). Pressure Inactivation of Bacillus Endospores. Applied and Environmental Microbiology, 70(12), 7321-7328.
McArdle, R. A., Marcos, B., Kerry, J. P., & Mullen, A. M. (2011). Influence of HPP conditions on selected beef quality attributes and their stability during chilled storage. Meat science, 87(3), 274-281.
McArdle, R., Marcos, B., Kerry, J. P., & Mullen, A. (2010). Monitoring the effects of high pressure processing and temperature on selected beef quality attributes. Meat Science, 86(3), 629-634.
Muredzi, P. (2014). Novel Non Thermal Preservation Techniques in Meat Processing: High Hydrostatic Pressure as a Model Technology.).
Pathanibul, P., Taylor, T. M., Davidson, P. M., Harte, F. (2009). Inactivation of Escherichia coli and Listeria innocula in apple and carrot juices using high pressure homogenization and nisin. International Journal of Food Microbiology, 129, 316-320.
Pietrzak, D., Adamczak, L., Chmiel, M., & Florowski, T. (2014). Zastosowanie wysokich ciśnień (HPP) do poprawy jakości mikrobiologicznej przetworów z mięsa drobiowego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 578.
Pietrzak, D., Mroczek, J., & Lukasik, K. (2010). Wpływ wysokich ciśnień na wybrane właściwości mięsa kurcząt. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, (552).
Pietrzak, D., Trejda, E., & Ziarno, M. (2011). Wpływ wysokiego ciśnienia na wybrane właściwości oraz trwałość kotlecików z mięsa drobiowego. Żywność Nauka Technologia Jakość, 18(1).
Sun, S., Sullivan, G., Stratton, J., Bower, C., & Cavender, G. (2017). Effect of HPP treatment on the safety and quality of beef steak intended for sous vide cooking. LWT, 86, 185-192.