dr inż. Jerzy Wajdzik

Produkty grillowane, mimo że stanowią często potencjalne źródło szkodliwych dla zdrowia związków chemicznych, na trwałe weszły do diety i stanowią urozmaiconą jej część. Samo przygotowanie pokarmu na ruszcie ma długą i bogatą historię, w czasie której ten sposób obróbki nie zmienił się znacząco do chwili obecnej. Pojawił się tylko nowy zwyczaj grillowania, zwany barbecue, a polegający na pieczeniu pod przykryciem, które prowadzi się w temperaturze około 180°C.

Definiując tradycyjne grillowanie, określa się je jako złożony proces beztłuszczowej obróbki cieplnej niewymagający środowiska wodnego. Obecność tłuszczu w czasie grillowania jest natomiast wyłącznie wynikiem jego pochodzenia z dodatków lub z samego obrabianego produktu. W praktyce zabieg grillowania prowadzi się bezpośrednio nad paleniskiem, na ruszcie, płycie, względnie spirali grzewczej (metody bezpośrednie określane jako kontaktowe) lub na folii aluminiowej, tackach, bądź w naczyniach żaroodpornych (metody pośrednie określane jako niekontaktowe). Do tych drugich metod należy również grillowanie metodą pośrednią przy użyciu płomienia gazowego.

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY GRILLOWANIA

Proces grillowania, w zależności od stosowanej techniki, przebiega począwszy od temperatury przewyższającej nieznacznie 180°C (metody pośrednie) do temperatury sięgającej nawet 340°C (obróbka w grillach węglowych z rusztem). Takie warunki termiczne procesu kształtują jakość, właściwości i zdrowotność produktów grillowanych. Istotne znaczenie dla ich jakości ma także rodzaj grillowanego produktu, jego skład oraz właściwości fizykochemiczne. Mięsnymi produktami przygotowanymi do grillowania są najczęściej różne gatunki surowego mięsa, surowe wyroby mięsne oraz niektóre kiełbasy surowe i parzone.
Wytwarzając wyroby przeznaczone do grillowania, należy ze względu na występujące zagrożenia zdrowotne nie stosować w procesie ich produkcji środków peklujących. W przypadku surowego mięsa i surowych wyrobów mięsnych jest to ułatwione, ponieważ udział tych soli jest prawnie zabroniony. Natomiast kiełbasy deklarowane z przeznaczeniem do grillowania powinny być pozbawione dodatku środków peklujących i być produkowane zgodnie z Dobrą Praktyką Technologiczną, zakładającą eliminowanie azotynu z procesu produkcyjnego, mimo braku przeciwskazań prawnych w tym zakresie. Stosowanie środków peklujących w produkcji kiełbas przeznaczonych do grillowania jest w pełni nieuzasadnione również przez fakt, że efekt barwotwórczy peklowania w tak obrabianych termicznie produktach jest mało istotny. Barwę końcową po zakończonym grillowaniu prowadzonemu szczególnie w wysokiej temperaturze określają bowiem substancje barwne niebędące pochodnymi mioglobiny i hemoglobiny.
Grillowanie należące do obróbki termicznej prowadzonej w wysokiej temperaturze powoduje, że obrabiane produkty zawierają mniej tłuszczu niż porównywalne produkty smażone. Z tego względu traktuje się je jako przetwory bardziej dietetyczne. Wysoka temperatura działająca w czasie grillowania powoduje zmiany struktury białek oraz zachodzenie reakcji Maillarda. Rezultatem zachodzącej w tych warunkach denaturacji mioglobiny i hemoglobiny jest pojawienie się brunatno-szarej barwy przetworu po grillowaniu. Jej charakterystyka jest jednak często zmieniona przez tworzące się w tym procesie związki powstające w reakcjach Maillarda. Zjawisko ciemnienia nieenzymatycznego kształtuje ponadto smak oraz aromat produktów, przy czym może prowadzić do niepożądanego, nadmiernie ciemnego, zabarwienia powierzchni obrabianego na grillu przetworu. W rezultacie charakterystyczną cechą grillowanych produktów staje się silna denaturacja białek warstw powierzchniowych produktu. Zachodzące w czasie grillowania zmiany termiczne prowadzą w efekcie do relatywnie dużych ubytków masy, co powoduje, że przetwory grillowane stają się mało soczyste. Występujący ubytek masy prowadzi natomiast do wzrostu koncentracji składników odżywczych. Z drugiej strony następuje jednak obniżenie wartości odżywczej białek, będącej wynikiem zmniejszenia się ilości przyswajalnych aminokwasów. Nadmiernie drastycznie temperaturowo prowadzony proces grillowania może również negatywnie wpływać na strawność zdenaturowanych termicznie białek. Zbyt długotrwały proces prowadzi także do utleniania niektórych aminokwasów oraz utraty składników mineralnych i witamin.
Dla dobrej jakości przetworów grillowanych należy grillowanie prowadzić tak, aby wysoka temperatura spowodowała, jak najszybszą tylko powierzchniową denaturację białek. W efekcie następuje wtedy, zamknięcie por w tkance mięśniowej, co prowadzi do utrzymania lepszej soczystości obrobionych produktów. Taka technika przygotowania przetworów na grillu pozwala dodatkowo uzyskać lepsze cechy sensoryczne. Warunki prowadzenia grillowania mięsa surowego powinny zawsze kształtować przewidywane do osiągnięcia parametry jego tekstury, takie jak: spoistość, sprężystość, żujność i twardość. Na końcową jakość grillowanego mięsa rzutuje zachodząca w czasie grillowania zmiana kruchości, będąca wynikiem przemian dokonujących się w tkance łącznej i białkach miofibrylarnych. Kolagen pod wpływem obróbki termicznej, w obecności wody (sok mięsny, woda dodana) ulega termicznemu rozpuszczeniu, co powoduje rozluźnienie struktury mięsa, podczas gdy w tym samym czasie białka miofibrylarne denaturują, co z kolei skutkuje niekorzystnemu zwiększeniu twardości mięsa, będącej wynikiem skurczu mięsa, zarówno w poprzek, jak i wzdłuż włókien mięśniowych oraz pewnej części włókien tkanki łącznej.
Specyficzne wyróżniki smaku i aromatu oraz charakterystyczną ciemną barwę wyroby mięsne grillowane nabierają przy wykorzystaniu do grillowania urządzeń zasilanych węglem drzewnym, drewnem pochodzącym z drzew liściastych, najlepiej owocowych lub drewnem z winorośli. Jest to wynikiem przebiegającego w tych urządzeniach równocześnie z grillowaniem procesu wędzenia, który w pewnym stopniu kształtuje wyróżniki jakościowe obrabianych w ten sposób przetworów mięsnych. Na smakowitość przetworów grillowanych wpływają również przyprawy i dodatki funkcjonalne. Duże znaczenie ma stosowanie przypraw w postaci cząstek, które opadając na palenisko, wydzielają w procesie spalania substancje aromatyzujące i w ten sposób wpływają na końcowy efekt jakościowy.

ZDROWOTNOŚC PRODUKTÓW GRILLOWANYCH

Grillowanie, jako sposób przetwarzania żywności przebiegający w wysokiej temperaturze, może powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych. Substancje te tworzą się szczególnie podczas obróbki termicznej produktów o dużej zawartości białka, do których należą mięso i jego przetwory. Ilość i rodzaj szkodliwych związków uwarunkowane są głównie wysoką temperaturą obróbki (150-320°C) oraz czasem trwania procesu. Duże znaczenie w tym zakresie ma również rodzaj i skład grillowanych produktów, szczególnie zawartość i rodzaj tłuszczu oraz technika prowadzenia procesu i rodzaj użytego paliwa zasilającego urządzenie do grillowania. Do szkodliwych związków występujących w grillowanych produktach mięsnych należą substancje o działaniu mutagennym, kancerogennym i genotoksycznym. Należą do nich heterocykliczne aminy aromatyczne (Heterocyclic Aromatic Amine- HAA), wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne -WWA (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons- PAHs), nitrozoaminy i akrylamid (AA).
Niebezpieczny dla zdrowia stopień skażenia substancjami WWA produktów grillowanych występuje w przypadku zwiększonej zawartości tłuszczu, ponieważ związki z grupy WWA mają charakter lipofilny, a składnik tłuszczowy jest równocześnie prekursorem powstawania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Tworzenie się związków z grupy WWA (reprezentatywny benzo(a)piren- BaP) silnie uzależnione jest również od metody grillowania oraz rodzaju zastosowanego źródła ciepła. Ściekający bowiem w czasie grillowania tłuszcz na rozżarzony węgiel lub drewno ulega przemianom, prowadzącym do powstawania związków z grupy WWA. Dla ograniczenia tworzenia się tych węglowodorów niezbędne jest wyeliminowanie tego zjawiska, a spływający tłuszcz powinien jednoznacznie trafiać poza bezpośrednią strefę żarzenia. Ilość powstających związków z grupy WWA determinuje ponadto temperatura prowadzenia procesu i rodzaj obecnego w wyrobie tłuszczu. Szczególnie podatne na zagrożenia wytwarzania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych są wyroby grillowane nad otwartym ogniem oraz zawierające nienasycone kwasy tłuszczowe. Zwiększoną obecność w wyrobach związków WWA determinuje ponadto bardziej grillowanie z wykorzystaniem węgla drzewnego niż samego drewna. Zależność ta dotyczy zdecydowanie bardziej wieprzowiny niż wołowiny. Znacznemu zmniejszeniu ilości powstających węglowodorów z grupy WWA w produktach grillowanych sprzyja natomiast użycie na etapie ich przygotowania kwaśnych marynat.
Tworzeniu się heterocyklicznych amin aromatycznych (HAA) sprzyja obecność w produktach przeznaczonych do grillowania heksoz, wolnych aminokwasów, szczególnie kreatyny oraz zasad purynowych, pirymidynowych i nukleozydów. Poza wymienionymi prekursorami tworzenia się amin z grupy HAA ich ilość jest skorelowana z temperaturą i czasem grillowania, rodzajem produktu, sposobem prowadzenia obróbki oraz z obecnością różnych substratów biorących udział w syntezie, zawartością przeciwutleniaczy i wartością pH wyrobu. Ilość związków z grupy HAA rośnie także wraz ze stopniem dojrzałości mięsa przygotowanego do grillowania, a zarazem maleje w przypadku użycia do jego przygotowania przypraw zawierających antyoksydanty (np. związki fenolowe), głównie w postaci kwasu karnozynowego, karnozolu i kwasu rozmarynowego. Bardzo skutecznie ryzyko tworzenia się amin z grupy HAA redukuje rozmaryn i jego ekstrakty oraz imbir i kurkuma. Obecność tych przypraw można z powodzeniem uwzględniać, przygotowując marynaty olejowe. W celu ograniczenia ryzyka tworzenia się związków z grupy HAA proces grillowania należy prowadzić w temperaturze nieprzekraczającej 180°C.
Po przekroczeniu temperatury grillowania wynoszącej 170°C mogą w obrabianych produktach tworzyć się szkodliwe N- nitrozoaminy. Ich ilość jest ściśle skorelowana z obecnością w produkcie drugo- i trzeciorzędowych amin pochodzących z rozkładu białek oraz z dostępem wolnych azotynów. Z powyższych względów nie powinno się grillować produktów peklowanych oraz mięsa w końcowym okresie dojrzewania. Prekursorami N- nitrozoamin są także aminy biogenne, które pojawiają się często w wyrobach surowych. Zagrożeniem powstawania N-nitrozoamin jest grillowanie w urządzeniach na węgiel drzewny lub drewno, kiedy w czasie tego procesu zachodzi dodatkowo proces wędzenia.
Wysoka temperatura grillowania i długi czas jego trwania oraz zawartość w obrabianych przetworach wolnych aminokwasów (np. asparagina) i węglowodanów (fruktoza, laktoza, glukoza) są przesłankami do powstawania rakotwórczego akrylamidu (AA). Związek ten tworzy się w wyniku reakcji Maillarda ze swoich prekursorów. Z powyższego względu niezbędna jest dokładna kontrola procesu grillowania oraz wyeliminowanie cukrów redukujących z procesu przygotowania produktów przeznaczonych do grillowania.

PRZYGOTOWANIE PRODUKTÓW GRILLOWYCH

Przygotowując do grillowania różne gatunki mięsa, używa się najczęściej marynat olejowych sporządzanych na bazie tłuszczów roślinnych z dodatkiem przypraw, warzyw i owoców. Niekiedy wykorzystuje się również niektóre dodatki funkcjonalne. Płynne marynaty skutecznie kształtują jakość mięsa grillowego, jego trwałość, atrakcyjność konsumencką, a niekiedy stwarzają warunki środowiskowe do swoistego procesu dojrzewania. Efektem marynowania (bejcowania) jest także osiągnięcie pożądanej soczystości i kruchości mięsa po zakończonym grillowaniu.

Rola tłuszczu w marynatach sprowadza się więc do wielu aspektów, w tym głównie do:
• roli medium grzejnego,
• nośnika substancji smakowo- aromatycznych i barwiących,
• poprawy soczystości mięsa grillowanego,
• utrzymania większej trwałości mięsa grillowego w porównaniu z mięsem świeżym (obniżenie wyróżnika aw przez tłuszcze),
• sprzyjaniu reakcjom Maillarda i procesowi karmelizacji cukru.

Z tłuszczów roślinnych najbardziej przydatne do sporządzania marynat są oleje odporne na zmiany oksydacyjne, czyli charakteryzują się małą zawartością kwasu linolenowego (kwas z rodziny n-3), do których należą oliwa z oliwek, olej kokosowy i olej palmowy. Pewną przydatność ma także olej rzepakowy, który zawiera w dużej ilości głównie kwas oleinowy (kwas z rodziny n-9), będący opornym na procesy jełczenia oksydacyjnego.
Surowce roślinne, przyprawy czy dodatki funkcjonalne znajdują swoją przydatność w procesie wytwarzania produktów grillowych. Mogą one być także stosowane jako składniki marynat olejowych, rzadziej wodnych lub aplikowane
na sucho bezpośrednio na surowiec mięsny. Dodatki łatwo rozpuszczające się w wodzie można natomiast wprowadzać do mięsa za pomocą procesu nastrzykiwania. Powszechnie stosowanym i nieodzownym dodatkiem smakowo-funkcjonalnym do mięsa przeznaczonego do grillowania jest chlorek sodu, dodawany na poziomie akceptowalności sensorycznej, tj. do uzyskania jego stężenia nieprzekraczającego 1,2%. Funkcjonalnie chlorek sodu wpływa na procesy dyfuzyjne w tkance mięśniowej, a tworząc kompleksy białkowe i powodując wzrost ciśnienia osmotycznego, pozwala na lepsze utrzymanie wody przez mięso w postaci soku mięsnego oraz dodanej solanki. Niskie zasolenie mięsa grillowego nie wpływa jednak istotnie na wzrost wydajności i nie stwarza przesłanek do otwierania struktury białek miofibrylarnych, ich pęcznienia i rozpuszczania oraz nie rzutuje znacząco na wydłużenie trwałości.
Efektywność działania chlorku sodu można wspomagać dodatkiem cytrynianu sodu, który podnosi wartość pH mięsa i jest synergentem przeciwutleniaczy. W połączeniu z chlorkiem sodu powoduje wzrost pęcznienia białek mięśniowych. Cechy te czynią cytrynian dodatkiem poprawiającym wiązanie wody przez białka mięśniowe. Dodatkami wpływającymi na poprawę stabilności mikrobiologicznej mięsa grillowego są natomiast sole kwasu mlekowego i octowego, które równocześnie podwyższają siłę jonową, co wpływa na wzrost wodochłonności mięsa. Działanie utrwalające mleczanów wynika z faktu obniżania przez te sole aktywności wody, jak również specyficznego oddziaływania jonu mleczanowego. Efekt utrwalający wskutek dodatku do mięsa octanów jest wynikiem działania anionów octanowych, które powodują destrukcję w komórkach bakteryjnych. Dioctany dodatkowo obniżają wartość pH, co wspomaga ich mikrobiologiczne działanie utrwalające mięso.
W procesie wytwarzania mięsa grillowego można analogicznie, jak we wszystkich surowych wyrobach mięsnych, stosować dodatek substancji żelujących, zagęszczających oraz dodatek błonników pokarmowych. Substancje te wpływają na lepszą soczystość mięsa po grillowaniu oraz zwiększają jego wydajność. Efekt taki wiąże się niestety ze wzrostem aktywności wody, co czyni tak przygotowane mięso grillowe bardziej podatnym na niekorzystne zmiany. W procesie wytwarzania niektórych gatunków mięsa grillowego wykorzystuje się środowisko kwaśne, stwarzane przez kwasy spożywcze (kwas cytrynowy, kwas octowy). Kwasy można również dodawać w postaci octu (kwas octowy) lub soku z cytryny (kwas cytrynowy). Kwasy można dodawać również w postaci octu (kwas octowy) lub soku z cytryny(kwas cytrynowy). Nośnikiem kwasów są również niektóre owoce (np. owoce berberysu, cytrusy, owoce żurawiny). Dodatki o kwaśnym smaku obniżające wartość pH zmieniają korzystnie wyróżniki sensoryczne mięsa i wydłużają termin jego przydatności do spożycia. Obniżenie wartości pH mięsa przez dodatek kwasów, poza efektem utrwalającym, wpływa na przechodzenie części białek miofibrylarnych w żel, co kształtuje lepsze związanie i konsystencję wyrobu. Dodane kwasy hydrolizują sieciujące wiązania peptydowe kolagenu i powodują rozluźnienie struktury tkankowej mięsa, co poprawia jego kruchość. Stosując kwasy, trzeba mieć jednak na uwadze fakt, że obniżając wartość pH, pogarszają wiązanie wody i w efekcie obniżają wydajność wyrobów po grillowaniu (wzrost ubytków termicznych). Cechą pozytywną działania kwasów jest natomiast poprawa smakowitości mięsa przygotowanego z ich dodatkiem. Surowe wyroby mięsne przeznaczone do grillowania są przyprawiane różnymi przyprawami, w tym również przyprawami ziołowymi i warzywnymi. Rola przypraw sprowadza się niekiedy także do funkcji konserwującej. Znaczenie w tym zakresie mają substancje bioaktywne o właściwościach antydrobnoustrojowych, takie jak: fenole, fitoncydy i alkaloidy. Szczególne znaczenie ma rozmaryn, który hamuje rozwój szczepów Listeria monocytogenes. To działające konserwująco, antydrobnoustrojowo i przeciwutleniająco zioło można stosować z powodzeniem w postaci całych gałązek spełniających rolę szpikulców do nadziewania kawałków mięsa (np. produkcja szaszłyków). Atrakcyjność szaszłyków tworzy się również przez dodatek świeżych warzyw i przypraw warzywnych, którymi przekłada się naprzemiennie kawałki mięsa i tłuszczu twardego. Z przypraw warzywnych najczęściej w tym zakresie praktykuje się dodatek cebuli, różnych odmian papryki, cukinii i bakłażanów. Surowce te dodatkowo, poza walorami smakowo- zapachowymi, wprowadzają do wyrobów atrakcyjne zabarwienie. Poza nadawaniem przez warzywa charakterystycznej barwy w kreowaniu atrakcyjności mięsa grillowego wykorzystuje się często barwiące dodatki przyprawowe.

Przydatność w tym zakresie mają:
• karotenoidy zawarte w papryce i pomidorach,
• antocyjany obecne w owocach,
• kurkuma wytwarzana z ostryżu długiego,
• chlorofil pochodzący z zielonych części roślin,
• betalainy wydzielone z buraka czerwonego (ćwikłowego).
Dekoracyjną funkcję spełniają również niektóre barwne przyprawy, rozdrobnione do pożądanej granulacji. Należą do nich: majeranek, czosnek niedźwiedzi, owoce pieprzu (zielony, czerwony, biały, czarny), ziarna schinusowe oraz liść laurowy.
Jako składniki marynat przydatność znajdują niektóre owoce, szczególnie te bogate w kwasy spożywcze i antyutleniacze (witamina C). Składniki te pełnią funkcję konserwującą, a zarazem dekoracyjną. Przykładem mogą być owoce żurawiny (zawierające 12 mg% witaminy C oraz do 2,4% kwasów organicznych), które ze względu na zawartość pektyn dobrze kształtują właściwości reologiczne marynat mokrych. Podobne w pewnym zakresie właściwości posiadają owoce berberysu, zawierające do 350 mg% witaminy C i do 6,5% kwasów organicznych. Dodatkowo zawierają one utrwalająco działający alkaloid, zwany berberyną. W marynatach sprawdza się także sok lub miąższ z cytryny, które zawierają do 87 mg% witaminy C i do 7,2% kwasu cytrynowego.
Wykorzystując w trakcie przygotowania mięsa grillowego proces nastrzykiwania, można za jego pomocą wprowadzać do mięsa różne wzmacniacze smaku (hydrolizaty białkowe, glutaminian sodu, ekstrakty drożdżowe, nukleotydy), ekstrakty przypraw i aromaty (aromaty przypraw, aromaty mięsa, aromaty dymu wędzarniczego).
Kiełbasy przeznaczone do grillowania nie wymagają specjalnego przygotowania do przeprowadzenia tego zabiegu. Z grupy takich kiełbas można szczególnie wyróżnić, jako typowe wyroby grillowe, kiełbasy z dodatkiem serów żółtych dojrzewających, których zawartość w tych wyrobach stanowi najczęściej 6-15% składu recepturowego. Ze względów na aspekty natury zdrowotnej kiełbasy grillowane nie powinny być produkowane z surowców peklowanych i z dodatkiem środków peklujących.

 

Literatura

1. Półtorak A., Wyrwisz J., Moczkowska M., Marcinkowska-Lesiak M. (2014): Wpływ procesu dojrzewania i obróbki termicznej na kształtowanie jakości mięsa wołowego pozyskanego z systemu jakości. ,,Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego” nr 2
2. Starek A., Sagan A. (2000): Szkodliwy dym z grilla i niezdrowy tryb życia- prawda czy fałsz. ,,Ogólnopolski Informator Masarski” nr 6
3. Wajdzik J. (2017): Rola dodatków w produkcji mięsa do grillowania. ,,Ogólnopolski Informator Masarski” nr 5
4. Wajdzik J. (2019): Przydatność tłuszczu jako składnika marynat. ,,Gospodarka Mięsna” nr 5
5. Wajdzik J. (2021): Wyroby mięsne przeznaczone do grillowania. ,,Rzeźnik Polski” nr 5
6. Wajdzik J. (2022): Bezpieczeństwo zdrowotne wyrobów mięsnych. ,,Rzeźnik Polski” nr 3