dr inż. Magdalena Kuchlewska

Obróbka termiczna mięsa prowadzi do otrzymania produktu o zmienionej wartości odżywczej i jakości sensorycznej. Działanie temperatury wpływa na obniżenie wartości odżywczej mięsa, a wielkość zmian jest uwarunkowana rodzajem procesu cieplnego i czasem jego trwania. Do przemian korzystnych należy zaliczyć zwiększenie strawności produktu, powstanie pożądanego smaku i zapachu mięsa oraz likwidację zagrożenia związanego ze szkodliwą mikroflorą surowca.

Obróbka cieplna jest jednym z podstawowych procesów zarówno w przemysłowych procesach produkcji żywności, jak i zachodzących podczas przygotowywania potraw w gospodarstwie domowym. Dotyczy ona surowców pochodzenia roślinnego oraz zwierzęcego. W trakcie ogrzewania mięsa zachodzi w nim wiele zmian fizycznych i chemicznych (w tym m.in.: zmiana wartości odżywczej, denaturacja białek, ubytek masy), a zachodzące przemiany znajdują odzwierciedlenie, kształtując większość cech jakościowych mięsa [7]. Jedną z nich jest jakość sensoryczna, a największe zmiany dotyczą barwy, zapachu, smaku i konsystencji [1, 3, 4, 10, 11].  Metody obróbki cieplnej różnią się między sobą rodzajem środowiska przewodzącego ciepło (woda, powietrze, tłuszcz), zdolnością jego nagrzewania oraz sposobem przenoszenia energii cieplnej – przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie [2, 5, 10].

Przewodnictwo jest zjawiskiem polegającym na przemieszczaniu się energii cieplnej wewnątrz ośrodka lub z jednego ośrodka do drugiego przy ich bezpośrednim zetknięciu się (np. ogrzewanie się dna metalowego garnka umieszczonego na płycie kuchennej, a następnie jego boków) [2].

Konwekcja (unoszenie) występuje wówczas, gdy poszczególne drobiny substancji, w której przenosi się ciepło, zmieniają swoje położenie. Przenoszenie energii cieplnej odbywa się wskutek mieszania się gazów i cieczy (np. od dna garnka ogrzewa się woda, która staje się lżejsza i podpływa ku górze, a na jej miejsce napływa woda zimna, która jest cięższa; w masie ogrzewanej wody powstają prądy unoszące ciepło) [2].

Promieniowanie ciepła to zjawisko polegające na przenoszeniu energii przez kwanty promieniowania elektromagnetycznego w pewnym zakresie długości fal. Promieniowanie, w odróżnieniu od konwekcji i przewodnictwa, nie wymaga ośrodka materialnego i może rozchodzić się w próżni. Przykładem jest wykorzystanie kuchni mikrofalowych do ogrzewania potraw [2]. Obróbka cieplna to istotna czynność w procesie przetwórstwa mięsa – w zależności od rodzaju części anatomicznych i wymaganego produktu końcowego, stosowane są różne jej metody, które pozwalają uzyskać wyrób o odpowiedniej jakości sensorycznej i zróżnicowanej wartości odżywczej. Należą do nich m.in. parzenie, obgotowywanie, gotowanie, smażenie, duszenie oraz pieczenie. Właściwe prowadzenie procesu obróbki cieplnej mięsa (zachowanie optymalnej temperatury i czasu jej działania) ma bezpośredni wpływ na otrzymanie wyrobu gotowego posiadającego
właściwy poziom składników odżywczych [12].

Parzenie polega na krótkotrwałym (kilkanaście sekund) zanurzeniu surowca we wrzątku. Celem zabiegu jest poprawa czystości mikrobiologicznej powierzchni wyrobu oraz denaturacja cienkiej warstwy białka, co zabezpiecza soki komórkowe przed wyciekaniem [8].

Obgotowywanie to krótkotrwałe działanie gorącej wody na surowiec mięsny, co powoduje ścięcie powierzchniowych warstw białek. Proces przeprowadzany jest w kotłach otwartych lub przez zalanie mięsa wrzącą wodą [8].

Gotowanie to ogrzewanie półproduktu w środowisku wodnym w temperaturze wrzenia (100°C); proces polega na zanurzeniu surowca w zimnej lub gorącej wodzie, podniesieniu temperatury do stanu wrzenia i utrzymaniu jej aż do uzyskania pożądanego stanu miękkości mięsa. Gotowanie może odbywać się także w parze pod normalnym lub zwiększonym ciśnieniem. Dane literaturowe wskazują, że gotowanie w parze zmniejsza straty składników odżywczych w porównaniu z gotowaniem w wodzie, zwłaszcza witamin i składników mineralnych. W zależności od przeznaczenia mięsa i wywaru stosowane są różne warunki i przebieg procesu gotowania [5, 8, 11]. Podczas gotowania mięsa zachodzi wiele procesów fizycznych i chemicznych: zmiana konsystencji, ubytek masy (do 40%), zmiana barwy, denaturacja białek, wytwarzanie specyficznego smaku i zapachu, zmiany w ilości składników odżywczych.
Podczas ogrzewania białka zawarte we włóknach mięśniowych denaturują i zmniejszają swoją objętość, czego wynikiem jest kurczenie się mięsa. Z tkanki mięsnej wycieka sok zawierający rozpuszczalne w wodzie białka, składniki mineralne, witaminy oraz substancje wyciągowe. Niektóre z białek rozpuszczalnych, pod wpływem temperatury ulegają ścięciu i tworzą na powierzchni wywaru tzw. szumowinę. Białko tkanki łącznej – kolagen – pęcznieje w wodzie, a podgrzewanie napęczniałego kolagenu prowadzi do jego przechodzenia w żelatynę (termohydroliza). Kolagen o delikatniejszej, luźnej strukturze ulega rozklejeniu w temperaturze 70° C, natomiast kolagen o zwartej strukturze wymaga temperatury 90°C oraz długiego czasu ogrzewania w dużej ilości wody. Zwartość struktury kolagenu uzależniona jest m.in. od wieku zwierzęcia, przyżyciowej pracy mięśnia, stopnia dojrzałości mięsa oraz sposobu jego obróbki wstępnej – przykładowo marynowanie zwiększa napęcznienie kolagenu. Elastyna pęcznieje, ale w temperaturze 100° C nie rozkleja się. Do tego procesu wymaga temperatury 130°C, czyli warunków podwyższonego ciśnienia [5].
Zawarty w mięsie tłuszcz podczas gotowania surowca mięsnego topi się i przechodzi do wody. Spośród witamin najmniej odporne na gotowanie są witaminy B1 i B6, których straty sięgają ok. 30%. Podczas obróbki cieplnej następuje rozkład mioglobiny, czego skutkiem jest zmiana barwy mięsa. Straty masy mięsa podczas gotowania sięgają 30-40% i wynikają głównie z utraty wody zawartej w mięśniach oraz rozpuszczonych w niej składników [5]. Dane literaturowe wskazują, że gotowanie jest najmniej pożądaną, ze względu na cechy sensoryczne, metodą obróbki ciepl­nej mięsa [10].

Smażenie jest ogrzewaniem półproduktu w małej lub dużej ilości tłuszczu w temperaturze 160-200°C. Smażenie mięsa może również odbywać się beztłuszczowo na patelniach z powłoką teflonową lub specjalnych płytach grzejnych typu griddle. Cechy organoleptyczne mięs smażonych zależą od jakości surowca, rodzaju użytego tłuszczu, temperatury prowadzenia procesu, rozdrobnienia surowca (mięsa bite lub mielone) oraz sposobu wykończenia powierzchni (np. panierowanie) [2, 5]. Podczas smażenia mięsa zachodzi wiele zmian fizykochemicznych, zarówno na jego powierzchni, jak i wewnątrz. Na powierzchni powstaje zrumieniona skórka. Białka w wysokiej temperaturze ulegają denaturacji, następuje obniżenie ich wartości odżywczej ze względu na rozpad aminokwasów (głównie cystyny, argininy, histydyny, lizyny). W trakcie reakcji Maillarda (nieenzymatycznego brunatnienia), zachodzących pomiędzy cukrami redukującymi i aminami, względnie aminokwasami, powstają kompleksy węglowodanowo-białkowe zawierające wiązania odporne na działanie enzymów trawiennych. Do aminokwasów wchodzących najczęściej w związki typu Maillarda należą: lizyna, tryptofan, histydyna, treonina i fenyloalanina. Wykazano, że podczas smażenia zawartość dostępnej lizyny ulega obniżeniu średnio o 15%, a dodatek mąki (oprószanie, panierowanie) może zmniejszyć jej ilość w białku mięsa nawet do blisko 50%. Najbardziej racjonalne byłoby więc smażenie mięsa bez dodatku tłuszczu i węglowodanów [5, 11]. Skórka, która wytwarza się podczas smażenia, decyduje zarówno o walorach organoleptycznych mięs smażonych (nadając im atrakcyjny wygląd i zapach), jak i zapobiega wyciekaniu soku mięsnego na zewnątrz. Jeżeli temperatura obróbki nie przekracza 100°C, zmiany wewnątrz mięsa przebiegają znacznie wolniej. Białka tkanki mięśniowej ulegają ścięciu i skurczeniu, wypychają obecną w komórce wodę, pobieraną przez pęczniejący kolagen, który następnie ulega rozklejeniu [5]. Zmiana barwy następująca na powierzchni i wewnątrz mięsa wynika z denaturacji mioglobiny i hemoglobiny. Do temperatury 60°C barwa zmienia się nieznacznie, w temp. 65°C następuje jej pojaśnienie, a sok staje się różowy (potrawy są soczyste i średnio usmażone), natomiast powyżej 65°C mięso zmienia barwę na szaro-brązową.
Smażenie mięsa wiąże się z wytapianiem tłuszczu w ilości 40-60%. Zbyt duży ubytek tego składnika sprawia, że mięso staje się suche i traci kształt. Do witamin z grupy B najmniej odpornych na proces smażenia należy tiamina – jej straty mogą sięgać 40-50%. [5].

Duszenie to proces łączący smażenie i gotowanie. Półprodukt poddawany jest najpierw krótkotrwałemu obsmażeniu w temperaturze około 200°C, a następnie ogrzewaniu w małej ilości wody pod przykryciem. Obsmażenie prowadzi do zrumienienia powierzchni półproduktu oraz wytworzenia nowych wartości smakowych i aromatycznych, natomiast gotowanie sprzyja zmięknięciu i rozpulchnieniu tkanki. Duszenie należy prowadzić w naczyniach z dopasowanymi pokrywami, zapobiegającymi szybkiemu ulatnianiu się pary, która przenikając tkanki półproduktu, przyspiesza jego mięknięcie. Obecność wody podczas tego procesu powoduje, że temperatura duszenia nie przekracza 100°C. Mianem duszenia określa się również gotowanie w małej ilości wody z dodatkiem tłuszczu w szczelnie zamkniętym naczyniu [2, 5, 8].
Ubytki podczas duszenia zależą od rodzaju mięsa, a także czasu obróbki cieplnej i wynoszą 30-40%. Największe są podczas duszenia cielęciny, najmniejsze przy duszeniu mięsa wieprzowego. Zmiany fizykochemiczne zachodzące podczas duszenia są podobne do tych występujących podczas smażenia i gotowania. Ponieważ półprodukty na potrawy duszone są obsmażane krótko, obsmażane mięso nie mięknie; pęcznienie i rozklejanie kolagenu następuje dopiero podczas gotowania [5].

Pieczenie to proces polegający na ogrzewaniu półproduktu w środowisku powietrza w temperaturze 180-250°C (bez dodatku tłuszczu i wody). Dobór właściwej temperatury pieczenia uzależniony jest od rodzaju pieczonego półproduktu i jest istotnym czynnikiem wpływającym na jakość gotowego wyrobu – zbyt wysoka temperatura spowoduje szybkie powstanie skórki, zbyt niska wpłynie na przedłużenie obróbki cieplnej i wysuszenie gotowego wyrobu. Pieczony półprodukt nagrzewa się na powierzchni do temperatury przekraczającej 100° C, natomiast wewnątrz niego, na skutek obecności wody, temperatura dochodzi do 80-100°C [5]. Chociaż produkty pieczone posiadają niską wydajność produkcyjną i zazwyczaj są ciężkostrawne, są wyjątkowo cenione ze względu na smak [8]. Wysoka temperatura początkowa podczas pieczenia wywołuje gwałtowne parowanie wody z powierzchni mięsa. Tkanka mięsna ulega skurczeniu, a woda (wraz z rozpuszczonymi w niej białkami i składnikami mineralnymi) zostaje wyciśnięta na powierzchnię. Skórka powstająca na powierzchni zabezpiecza przed wyciekaniem soków z głębszych warstw i w ten sposób wpływa korzystnie na zachowanie wartości odżywczej i smakowej mięsa. Utrudnia ona także przenikanie ciepła do wewnętrznych warstw mięsa, przy czym czas, w którym mięso może osiągnąć wewnątrz temperaturę denaturacji białek, uzależniony jest od wielkości pieczonego produktu i temperatury procesu. W miarę przechodzenia ciepła postępuje denaturacja białek, włókna mięśniowe ulegają skurczeniu a soki komórkowe wypchnięciu. Woda umożliwia termohydrolizę kolagenu, a tłuszcz wytapia się, przenika tkankę i podnosi soczystość mięsa. Podczas pieczenia, w wyniku zmian w soku mięsnym, wytwarzają się substancje smakowo-aromatyczne, a szczególnie ważną rolę odgrywa tu histydyna [5]. W czasie pieczenia mięs obserwuje się dość duże ubytki masy, związane z wytapianiem tłuszczu oraz utratą wody przez parowanie. Podlewanie pieczeni niewielką ilością wody (bulionu/ wina) obniża temperaturę tłuszczu, zapobiega jego rozkładowi, a jednocześnie parująca woda wpływa na mięknięcie tkanki pieczonego półproduktu [5].
W żywieniu dietetycznym często stosowane jest pieczenie w pergaminie, folii aluminiowej lub rękawie. Upieczone w ten sposób mięso jest łatwiej przyswajalne, ponieważ sporządzane bez dodatku tłuszczu. W literaturze przedmiotu odnaleźć można wiele danych potwierdzających, że pieczenie oraz pieczenie w rękawie to metody obróbki cieplnej mięs, które uzyskują najwyższe noty oceny sensorycznej [10].

Do nowoczesnych sposobów obróbki cieplnej żywności należy technologia sous-vide (w dosłownym tłumaczeniu „pod próżnią”), obecnie szeroko stosowana już nie tylko w restauracjach, zakładach małej gastronomii i przemyśle oferującym dania gotowe do spożycia, ale także przez gospodynie domowe oraz personel kuchni szpitalnych i szkolnych. Metoda sous-vide to proces gotowania w ściśle kontrolowanej temperaturze i w określonym czasie surowców spożywczych (najczęściej mięsa) najwyższej jakości zapakowanych próżniowo w worki z wielowarstwowej folii barierowej PA/PE. Po zakończeniu gotowania żywność jest szybko chłodzona, a następnie przechowywana w niskiej temperaturze. Przed ekspedycją produkty chłodzone i mrożone poddawane są restytucji. Temperatura procesu odgrzewania powinna być podobna do użytej w trakcie procesu pasteryzacji lub niższa od niej. Według wielu autorów zalecana temperatura ponownej obróbki termicznej powinna wynosić minimum 70°C [9].
Warunki panujące podczas poszczególnych etapów metody sous-vide pozwalają na ograniczenie strat składników bioaktywnych i zmniejszenie zmian struktury, co wpływa na uzyskanie produktów o wysokiej jakości sensorycznej i odżywczej. Ponadto obserwuje się zmniejszone straty objętości i gramatury przygotowywanych potraw. Do wad tej technologii należy zaliczyć: wydłużony czas trwania obróbki termicznej, wysokie koszty zakupu specjalistycznego wyposażenia, konieczność przeszkolenia personelu i bezwzględną konieczność przestrzegania reżimu technologicznego [6].
Początkowe etapy procesu produkcji potraw technologią sous-vide (obróbka wstępna i właściwa surowców) są podobne jak w przypadku metod tradycyjnych. Twarde kawałki mięsa są przed pakowaniem marynowane, rozbijane lub przechowywane w solance. Można również je obsmażyć w celu wytworzenia pożądanego zapachu, smaku i atrakcyjnej skórki; ewentualnie zabieg ten przeprowadza się przed ekspedycją potrawy. Parametry obróbki termicznej (temperatura, czas trwania gotowania) dobierane są indywidualnie dla poszczególnych surowców. Potrawami, których przygotowanie w tej technologii wpłynie na uwydatnienie ich wszystkich walorów, są potrawy mięsne w sosach [6, 9].
Stosowanie technologii sous-vide wymaga zakupu specjalistycznych urządzeń i materiałów eksploatacyjnych jak np. pakowarki jednokomorowe i listwowe o różnej wydajności pompy, do pakowania surowców w środowisku próżni lub w atmosferze gazów ochronnych. Do obróbki cieplnej w tej technologii wykorzystuje się najczęściej łaźnię wodną lub piec konwekcyjny z funkcją pary wodnej. Dobrą jakość produktów sous-vide uzyskuje się także w przypadku obróbki termicznej z wykorzystaniem kuchenki mikrofalowej [6].
Technologia sous-vide oferuje znaczące korzyści organoleptyczne i żywieniowe, wynikające głównie z ograniczenia strat substancji lotnych, związków aktywnych biologicznie oraz wody podczas obróbki termicznej. W literaturze przedmiotu odnaleźć można jednak doniesienia o możliwości namnażania się w tak przygotowanej żywności mikroorganizmów chorobotwórczych, zwłaszcza rozwijających się w warunkach beztlenowych [6, 9].
Z uwagi na stale wzrastające oczekiwania konsumentów w stosunku do jakości żywności i potraw, można przypuszczać, że zakres stosowania metody sous-vide (określanej też techniką gotowania potraw w niskich temperaturach) nadal będzie się zwiększał.
Do czynników wpływających na końcową jakość produktów mięsnych należą skład mięsa oraz rodzaj i parametry przeprowadzanej obróbki cieplnej (czas i temperatura). Obróbka termiczna jest niezbędna, aby otrzymać produkt smaczny i bezpieczny, a dodatkowo może ona wpływać na podstawowe cechy związane z preferencjami konsumentów (kruchość, barwa, wygląd).

Literatura

1. Dąbrowska E., Modzelewska-Kapituła M., Kwiatkowska A., Jankowska B., Cierach M. 2010. Wpływ obróbki cieplnej w środowisku pary wodnej na teksturę, soczystość i rozpuszczalność białek kolagenowych wołowego mięśnia podgrzebieniowego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 6, 209-218.
2. Flis K., Procner A. 1993. Technologia gastronomiczna z towaroznawstwem. Część 1. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa.
3. Gil M., Rudy M., Głodek E., Duma-Kocan P. 2017. Wpływ obróbki termicznej na parametry tekstury i ocenę sensoryczną schabu. Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego 2, 41-50.
4. Kędzior W. 2005. Wpływ obróbki termicznej na zawartość składników odżywczych w mięsie jagniąt. Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie 678, 129-140.
5. Konarzewska M. 2019. Technologia gastronomiczna z towaroznawstwem. Część 2. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa.
6. Michalak-Majewska M., Stanikowski P., Gustaw W., Sławińska A., Radzki W., Skrzypczak K., Jabłońska-Ryś E. 2018. Technologia sous-vide – innowacyjny sposób obróbki cieplnej żywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 3, 34-44.
7. Ormian M., Augustyńska-Prejsnar A., Sokołowicz Z. 2015. Wpływ obróbki termicznej na wybrane cechy jakości mięśni piersiowych kurcząt z chowu wybiegowego. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 2, 43-46.
8. Panasiewicz M, Mazur J., Panasiewicz K. 2019. Procesy obróbki cieplnej w przetwórstwie mięsnym. Rzeźnik Polski 7, 50-56.
9. Polak E., Markowska J. 2019. Wpływ gotowania sous-vide w różnych warunkach temperatury i czasu na wydajność, teksturę i jakość organoleptyczną mięsa piersi indyczej. Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego 2, 32-47.
10. Pomianowski J.F., Żmijewski T., Mozolewski W. 2016. Wpływ wybranych metod obróbki cieplnej na cechy sensoryczne mięsa. Nauki Inżynierskie i Technologie 1, 59-65.
11. Rakowska R., Sadowska A., Batogowska J., Waszkiewicz-Robak B. 2013. Wpływ obróbki termicznej na zmiany wartości odżywczej mięsa. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 2, 113-117.
12. Rudy M., Gil M., Duma-Kocan P., Głodek E. 2017. Wpływ metody obróbki cieplnej na zawartość podstawowych składników chemicznych w wybranych mięśniach wieprzowych. Postępy Nauki i Technologii Przemysłu Rolno-Spożywczego 4, 5-13.