Grillowanie jest złożonym procesem obróbki cieplnej, związanym z ogrzewaniem różnych gatunkowo surowców mięsnych. Technologicznie jest zabiegiem beztłuszczowej obróbki i nie wymagającym stosowania środowiska wodnego. Z technicznego punktu widzenia proces ten przebiega na ruszcie, płycie lub spirali grzejnej.
Zakres stosowanej temperatury podczas procesu grillowania zależy od wykorzystywanej metody prowadzenia procesu oraz użytego surowca i najczęściej kształtuje się w zakresie 150- 320°C. Obróbka w tak wysokiej temperaturze prowadzi do wielu zmian fizykochemicznych decydujących o jakości grillowanego mięsa oraz jego zdrowotności. Postępująca denaturacja białek oraz tworzące się w produkcji reakcjie Maillarda kształtują pożądane cechy sensoryczne obrabianego mięsa, które decydują o jego soczystości, barwie, zapachu i smaku.
Postępujący wytop tłuszczu z mięsa w czasie grillowania powoduje, że staje się ono bardziej dietetyczne niż mięso smażone. Jednocześnie ubytek masy prowadzi do wzrostu koncentracji niektórych składników odżywczych zawartych w mięsie. Zmiany w strukturze białek, zachodzące w czasie grillowania, powodują natomiast tworzenie się brunatnoszarej barwy mięsa, będącej rezultatem denaturacji mioglobiny i hemoglobiny. Warunki termiczne prowadzenia grillowania obniżają wartość odżywczą białek mięśniowych w wyniku zmniejszenia się ilości przyswajalnych aminokwasów, które uczestniczą w tworzeniu się związków Maillarda. Długotrwała obróbka związana z grillowaniem prowadzona w wysokiej temperaturze sprzyja dodatkowo utlenianiu się niektórych aminokwasów oraz powoduje nadmierne straty składników mineralnych oraz witamin. Ponadto
w temperaturze powyżej 300° C mogą tworzyć się heterocykliczne aminy i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne należące do grupy związków muto- i kancerogennych. Zagrożeniem natury zdrowotnej w czasie grillowania mięsa jest wytapiający się i ściekający tłuszcz, który może trafiać bezpośrednio na palenisko urządzenia do grillowania (grille węglowe i opalane drewnem). Prowadzi to w takich warunkach do tworzenia się niekorzystnych lotnych węglowodorów aromatycznych. Grillowanie w wysokiej temperaturze zwiększa również ilość powstających związków będących efektem utleniania się cholesterolu.
Surowiec mięsny
Na jakość uzyskiwanych mięs w procesie grillowania w dużym stopniu, poza sposobem prowadzenia obróbki, wpływa dobór surowca mięsnego i jego sposób przygotowania. Najlepszym surowcem do tego typu produktów są różne gatunkowo mięsa świeże ale najlepiej z charakterystycznym przerostem tłuszczowym, czyli wykazujące tzw. marmurkowatość. Taka struktura mięsa powoduje, że podczas obróbki na ruszcie wytapiający się tłuszcz wpływa na delikatność i kruchość oraz soczystość przyrządzanych produktów. Do grillowania nie nadają się mięsa ze zwierząt starszych, naturalnie charakteryzujące się zawartością tkanki łącznej, usieciowanej trwałymi wiązaniami oraz wszystkie mięsa ścięgniste nadające twardość wyrobom po obróbce. W czasie pieczenia takiego surowca, następuje duże kurczenie się włókien elastyny, co prowadzi do niepożądanej twardości i łykowatości produktu finalnego. Ponadto, warunki prowadzenia procesu grillowania w dużym stopniu nie sprzyjają żelatynizacji kolagenu co zwiększa zdecydowanie twardość produktów, w szczególności tych z mięsa bogatego w tkankę łączną. Do grillowania nie nadają się również mięsa peklowane, gdyż podczas procesu pieczenia, przebiegającego w wysokiej temperaturze obróbki, z grup aminowych pochodzących z amin i grup nitrozowych będących produktami rozkładu azotynów, tworzą się kancerogenne N-nitrozoaminy. Jednocześnie, znaczenie barwotwórczej roli peklowania, w przypadku mięs pieczonych na ruszcie lub płycie grzewczej staje się ograniczone. Pożądaną barwę powierzchni grillowanego mięsa, w dużym stopniu określają bowiem barwniki niebędące pochodnymi mioglobiny i hemoglobiny.
Surowce roślinne, przyprawy i dodatki
Smak i aromat mięsa z grilla zależy w dużym stopniu od użytych surowców roślinnych, przypraw oraz dodatków funkcjonalnych, które mogą być dodawane bezpośrednio do surowca mięsnego lub stosowane jako komponent marynat i sosów. Właściwy dobór surowców roślinnych w postaci warzyw i przypraw warzywnych ma istotne znaczenie w czasie przygotowania mięsa na szaszłyki. Komponenty te, poza wpływem na smak, decydują o atrakcyjności kolorystycznej wyrobów. Z tego względu najbardziej przydatnymi okazują się z warzyw: cukinia i bakłażan (oberżyna) a z przypraw warzywnych bogate w cukry: papryka i cebula. Składniki te stosuje się w formie świeżej do przekładania kawałków mięsa i tłuszczu w czasie formowania szaszłyków. Cukinia, poza wartością odżywczą, wprowadza do wyrobów charakterystyczne, najczęściej ciemnozielone zabarwienie. Atrakcyjność szaszłyków podnoszą także dietetyczne bakłażany o jasnozielonym miąższu i fioletowej powierzchni zewnętrznej. Z wielu odmian cebuli, najbardziej przydatną w wytwarzaniu szaszłyków jest odmiana typu ostrego posiadająca cenne walory smakowo- zapachowe, które nadają wyrobom po zakończonym grillowaniu długotrwały słodkawy smak i zarazem charakterystyczny aromat. Pozytywnym efektem stosowania cebuli są ponadto jej właściwości antytoksyczne i antyinfekcyjne (związki siarki, potasu, jodu oraz fitoncydy). Z wielu odmian papryk do szaszłyków stosuje się najczęściej wielkoowocowe papryki słodkie, charakteryzujące się naturalnie małą zawartością kapsaicyny oraz czerwonym lub rzadziej żółtym, pomarańczowym czy zielonym zabarwieniem. Ze względu na zawartość cukrów (do 8,4%), papryka doskonale sprawdza się w czasie grillowania szaszłyków, nadając im charakterystyczny słodkawy smak.
W procesie przygotowania mięs, przeznaczonych do grillowania, używa się przyprawy, ekstrakty przypraw i aromaty w różnych ilościowych wzajemnych kombinacjach oraz dodatki funkcjonalne wpływające na wzrost wydajności i wyróżniki sensoryczne przygotowywanych półproduktów oraz wyrobów gotowych. Wszystkie komponenty można stosować w formie suchej, bezpośrednio na mięso lub w postaci sporządzanej marynaty na bazie oleju roślinnego (marynaty olejowe, oleje przyprawowe). Niekiedy, dodatki można wprowadzać do przyrządzanego mięsa w postaci wodnego roztworu nastrzykowego. Stosując właściwie skomponowane jakościowo i ilościowo marynaty w czasie przygotowania surowca mięsnego uzyskuje się pożądany efekt smakowy. Rezultatem marynowania (bajcowanie) jest również osiągnięcie właściwej soczystości i kruchości mięsa po zakończonym grillowaniu. Poza wymienionymi funkcjami, marynaty wpływają na wygląd produktu finalnego poprzez zmianę jego kolorystyki i nadawanie połysku na powierzchni mięsa powodując powstawanie efektu glazurowania.
Niektóre gatunki mięs, przeznaczone do grillowania, wymagają przy ich sporządzaniu środowiska kwaśnego. W tym celu można używać preparatów opartych na bazie kwasów spożywczych (cytrynowy, mlekowy, octowy) stosowanych powierzchniowo jako komponent marynat lub wprowadzanych za pomocą nastrzykiwania. Kwas octowy stosuje się w postaci octu spirytusowego lub winnego. Jako składniki marynat, można z dobrym rezultatem używać niektóre bogate w kwasy organiczne i witaminę C owoce, które spełniają zarazem funkcje dekoracyjne. Należy do nich żurawina zawierająca do 12 mg % witaminy C oraz do 2,4 % kwasów organicznych (cytrynowy, chinowy, benzoesowy). Wskutek zawartości pektyn, owoce żurawiny żelują w środowisku wodnym wpływając pozytywnie na właściwości reologiczne marynat tworzonych z ich udziałem. Ze względu na zawartość kwasu benzoesowego i chinowego wykazują one ponadto właściwości konserwujące. Podobnymi właściwościami charakteryzują się bogate w pektyny i witaminę C (do 350 mg %) oraz zawierające do 6 ,5 % kwasów organicznych (głównie kwas jabłkowy) owoce berberysu. Obecny w nich alkaloid zwany berberyną wykazuje dodatkowo działanie konserwujące. Dużą przydatność do sporządzania marynat ma również miąższ cytryn zawierający naturalnie do 87 mg % witaminy C i do 7,2 % kwasu cytrynowego. Bogate w kwasy organiczne, głównie jabłkowy(do 2,6%) są również owoce rokitnika , które zawierają wyjątkowo stabilną witaminę C w ilości do 900 mg %.Stabilność ta wynika z faktu, że owoce te nie zawierają działającego destrukcyjnie na kwas askorbinowy enzymu zwanego askorbinazą. Samą witaminę C (kwas askorbinowy) lub w postaci jej soli sodowej można dodawać do mięsa w formie dodatku funkcjonalnego. Substancje te, chronią surowce przed rozkładem w nich tłuszczów i substancji smakowych. Kwas askorbinowy dodatkowo zakwasza mięso co wpływa pozytywnie na jego trwałość. Związki te utleniając się, usuwają szkodliwy tlen ze środowiska ale mogą też niekorzystnie powodować degradację antocyjanów i redukować niektóre utlenione związki wprowadzane do mięsa z marynatami. Z powyższych względów dodatek tych przeciwutleniaczy do mięsa grillowego powinien kształtować się na poziomie 0,03- 0,05%.
Stosując substancje zakwaszające w czasie przygotowania mięs przeznaczonych do grillowania, uzyskuje się poza zmianą wyróżników sensorycznych mięsa (m.in. poprawa smakowitości) wydłużenie terminu przydatności do spożycia (obniżenie wartości pH, przeciwutleniające działanie witaminy C). Obniżająca się wartość pH powoduje, że białka miofibrylarne przechodzą w żel powodując poprawę związania i konsystencji mięsa. Jednocześnie kwasy hydrolizują sieciujące wiązania peptydowe kolagenu powodując rozluźnienie struktury mięsa co wpływa na podkreślenie kruchości i świeżości mięsa marynowanego. Z drugiej jednak strony trzeba mieć na uwadze fakt, że obniżenie wartości pH powoduje zmniejszenie wodochłonności białek mięśniowych prowadzące do wzrostu wielkości ubytków termicznych w czasie grillowania. Zmiany zachodzące w strukturze mięsa pod wpływem dodanych kwasów na etapie przygotowania w efekcie końcowym po
grillowaniu przekładają się natomiast na lepszy i bardziej akceptowalny smak tych mięs. Stworzenie środowiska kwaśnego w czasie przygotowania mięsa do grillowania sprzyja również skutecznemu działaniu enzymów proteolitycznych stosowanych do poprawy jego kruchości. Praktyczne zastosowanie z grupy proteaz mają enzymy pochodzenia roślinnego, do których należy papaina ( z papai), bromelaina (z ananasa) i ficyna (z figowców). Stosując enzymy trzeba umieć uwzględnić fakt, że działają one z różną intensywnością na poszczególne białka mięsa. Ficyna działa na aktomiozynę, kolagen i elastynę dość równomiernie i z równą intensywnością. Papaina nieco słabiej oddziałuje na aktomiozynę i elastynę a na kolagen działa wręcz słabo. Bromelaina jest skuteczna w stosunku do kolagenu z taką samą intensywnością jak ficyna ale słabo działa na elastynę i wręcz śladowo na aktomiozynę. Właściwości wynikające ze skuteczności działania enzymów należy uwzględnić dobierając ich dodatek w czasie przygotowania mięs. Koniecznym rozwiązaniem technologicznym w przypadku stosowania enzymów jest ich równomierne rozprowadzenie w surowcu, co eliminuje występowanie miejscowo różnej kruchości mięsa. W procesy przyprawiania mięsa przeznaczonego do grillowania stosuje się różne przyprawy, które nadają smak, zapach i wpływają na atrakcyjność wizualną produktów oraz niekiedy wykazują działanie konserwujące i oddziałują korzystnie na procesy trawienne. Jedną z powszechnie stosowanych przypraw jest chlorek sodu, który stosowany bezpośrednio na surowiec oddziałuje na procesy dyfuzji zachodzące w tkance mięśniowej (różnica ciśnienia osmotycznego) prowadzące w początkowej fazie do wypierania wody z mięsa. Utworzone następnie w takich warunkach kompleksy białkowe z częścią soli kuchennej sprawiają, że ciśnienie osmotyczne w tkankach staje się nieco wyższe niż w powstającej samoistnej solance. Pociąga to za sobą wnikanie części wody do mięsa (sok mięsny, marynata) i nieduży przyrost masy. W przypadku zastosowania dodatku soli wprowadzanego poprzez nastrzykiwanie mięsa od razu uzyskuje się efekt wzrostu ciśnienia osmotycznego w tkankach co pozwala na utrzymywanie wody zawartej w mięsie, jak również dodatkowo wprowadzonej. Ze względu na akceptowalność sensoryczną wyrobów przeznaczonych do grillowania dodatek soli powinien w nich kształtować się na poziomie 0,4 – 1,2% co jednak istotnie nie wpływa na poprawę jakości (soczystość) i wydajności mięs po obróbce na ruszcie. Tak niskie stężenie soli nie stwarza bowiem przesłanek do otwarcia struktury białek miofibrylarnych, ich pęcznienia i rozpuszczania się w roztworach soli. Dodatek soli do mięs przeznaczonych do grillowania nie wpływa więc znacząco na wiązanie przez białka mięśniowe wody. Jednocześnie niski poziom zasolenia nie powoduje również znaczącego wzrostu trwałości mięsa przygotowanego do obróbki na grillu. Z powyższych względów dodatek soli można praktykować w tym przypadku tylko jako środek poprawiający smakowitość wyrobów obrabianych na ruszcie.
Do przyprawiania mięs przeznaczonych do grillowania stosuje się różne przyprawy roślinne w odpowiednio dobranych kompozycjach. Dużą przydatność i skuteczność w przyprawianiu wykazują te przyprawy, których składniki aromatyczne nie ulegają istotnym niekorzystnym zmianom destrukcyjnym w czasie grillowania. Należy do nich imbir, kardamon, kolendra, bazylia, kwiat muszkatołowca i gorczyca. Mimo pewnego rozkładu substancji aromatycznych pieprzu przydatny do przyprawiania mięs do grillowania okazuje się pieprz czarny wykazujący powyżej 100° C naturalne wzmocnienie swojej ostrości. Wrażliwymi na wysokie temperatury pieczenia na ruszcie są natomiast substancje zawarte w czosnku, papryce, gałce muszkatołowej i tymianku. Dodatek przypraw w procesie wytwarzania mięs przeznaczonych do grillowania może dodatkowo spełniać również rolę konserwującą. Duże znaczenie w tym zakresie mają przyprawy bogate w substancje bioaktywne, wykazujące działanie przeciwdrobnoustrojowe (fenole, fitoncydy, alkaloidy). W procesie przyprawiania mięsa dużą
rolę odgrywają ponadto ekstrakty przypraw, substancje aromatyzujące ,aromaty i dodatki wzmacniające smak. Właściwie dobierając kompozycje substancji wzmacniających smak i soli można optymalnie wykorzystać wzajemne
synergistyczne działanie tych składników, osiągając pożądany efekt jakościowy.
W celu kreowania atrakcyjności wizualnej mięs przeznaczonych do grillowania i nadania im większej atrakcyjności sensorycznej w zakresie kolorystyki stosuje się barwiące dodatki przyprawowe. Tworzą je najczęściej, niektóre suszone przyprawy o różnym stopniu rozdrobnienia.
Funkcje takie spełniają głównie:
- karotenoidy zawarte w papryce (kapsorubina, kapsantyna) wykazujące zabarwienie od żółtego do czerwonego i czerwony barwnik pomidorów (likopen),
- kurkuma charakteryzująca się żółto- pomarańczowym zabarwieniem otrzymywana ostryżu długiego (Curcuma Longa L.),
- antocyjanowe barwniki owocowe,
- betalainy,
- barwnik zielonych części roślin (chlorofil).
Dekoracyjną rolę spełniają najczęściej takie przyprawy jak: majeranek, cząber, czosnek niedźwiedzi, całe owoce pieprzu (pieprz zielony, czerwony i ziarna schinusowe) oraz liście niektórych roślin przyprawowych (m.in. liść laurowy). W procesie produkcji mięsa przeznaczonego do grillowania można stosować regulatory kwasowości w postaci soli kwasu cytrynowego, mlekowego lub octowego. Cytryniany podnoszące nieco wartość pH środowiska i będące synergentami przeciwutleniaczy w połączeniu z solami mięsa oraz NaCl powodują wzrost pęcznienia białek mięśniowych i w rezultacie poprawiają wiązanie przez nie wody. Mleczany ze względu na swoją higroskopijność są stosowane w postaci roztworów wodnych jako dodatki stabilizujące wyroby mikrobiologiczne. Z tej grupy soli najczęściej w praktyce stosuje się mleczan sodu, który już w ilości
1% przedłuża trwałość mięsa. Jest to rezultatem działania hamującego rozwój m.in bakterii psychrofilnych kwasu mlekowego, które są przyczyną psucia się mięsa i jego przetworów przechowywanych w warunkach chłodniczych. Dla zahamowania rozwoju bakterii z rodzaju Clostridium (Cl.sporogenes, Cl.botulinum, Cl. perfringens) oraz szczepów Listeria monocytogenes, Escherichia coli oraz Staphylococcus aureus należy go stosować w ilości 2,4- 4,0%. Dodatek octanów wpływa natomiast na ograniczenie rozwoju drobnoustrojów aktywnych proteolitycznie. Skuteczność ich jest uzależniona od ilości anionów reszt kwasowych. Związki te stosuje się w ilości 0,2- 0,3%. Octany stosowane w postaci dwuoctanów wykazują skuteczność w stosunku do wywołujących zepsucie mięsa psychrofilnych szczepów z rodzaju Lactobacillus (np. Lactobacillus curvatus) oraz na szczepy Leuconostoc carnosum i Leuconostoc lactis. Skuteczności działania octanów i mleczanów sprzyja przechowywanie mięsa do grillowania w temperaturze nie przekraczającej 4° C. W związku z faktem, że działanie antydrobnoustrojowe tych soli w zakresie skuteczności jest zróżnicowane to w praktyce najszybsze efekty uzyskuje się stosując mieszaniny tych substancji. Niezbędnym warunkiem uzyskania zadowalających efektów jest również nie przekraczanie temperatury 4° C w czasie przechowywania mięsa do grillowania. Z technologicznego punktu widzenia mleczany i octany wykazują działanie podwyższające siłę jonową w mięsie wpływając w ten sposób pozytywnie na jego wodochłonność.
Hydrokoloidy
W celu poprawy wydajności produktów surowych przeznaczonych do grillowania oraz poprawy ich wyróżników sensorycznych stosuje się substancje żelujące i zagęszczające (hydrokoloidy) oraz błonniki pokarmowe wprowadzane do mięsa jako komponenty solanek nastrzykowych lub zalewowych. Z grupy hydrokoloidów najbardziej przydatny jest karagen, ksantan, guma guar i mączka chleba świętojańskiego. Dodatek błonników pokarmowych o małej długości i grubości włókien sprawdza się w procesie nastrzykiwania i prowadzi do uzyskania wyższej wydajności produkcyjnej mięsa przeznaczonego do grillowania oraz poprawy jego cech sensorycznych (soczystość) po pieczeniu. O przydatności hydrokoloidów do produkcji mięsa przeznaczonego do grillowania decydują ich właściwości żelujące, zagęszczające oraz dyspersyjność, rozpuszczalność i lepkość tworzonych roztworów. W doborze ich właściwej kompozycji uwzględnia się również zjawisko synergizmu zachodzącego między niektórymi z nich, a prowadzące do zmiany ich właściwości.
Największą przydatność z grupy hydrokoloidów w produkcji mięsa przeznaczonego do grillowania mają karageny, które wpływają na wiązanie wody wskutek tworzącego się układu z białkami mięśniowymi. Moc wiązania wody przez taki układ (karagen- białko) jest zdecydowanie większa niż sumaryczna moc wiązania każdego z tych składników z osobna. Z grupy karagenów stosunkowo duże zastosowanie znajduje szczególnie frakcja lambda, która nie tworzy żelu a tylko nadaje lepkość roztworom i sprawdza się jako dodatek zagęszczający. Pozwala to na wzrost wydajności produkcyjnej mięsa przygotowanego do grillowania, poprzez utrzymywanie w nim dodanej wody. Dodając równocześnie do mięsa frakcje żelujące (iota, kappa) uzyskujemy dodatkowo lepszą soczystość mięsa po grillowaniu.
Pewną przydatność w produkcji mięsa przeznaczonego do grillowania wykazuje guma guar tworząca bardzo lepkie roztwory (zole) w szerokim zakresie wartości pH (3,0- 10,5). Te właściwości decydują o jej zastosowaniu jako składnika roztworów solankowych stosowanych do mięsa przeznaczonego do grillowania. Wchodząc w reakcje z ksantanem powoduje zwiększenie znacznie lepkości układu, stabilizuje go oraz zapobiega w wyrobach synerezie. W ten sposób sprzyja utrzymywaniu dodanej wody technologicznej przez surowiec mięsny. Dużą zdolnością wiązania wody charakteryzuje się mączka chleba świętojańskiego. Wraz ze wzrostem temperatury tworzy ona roztwory o zwiększającej się lepkości, co ogranicza ubytki termiczne w czasie grillowania mięsa z jej dodatkiem. Wykazuje ponadto synergizm w stosunku do ksantanu, który również tworzy roztwory o właściwościach lepko-plastycznych, charakteryzujące się dużą lepkością i to niezależnie od wartości pH (zakres działania 1- 13). Cechy te predysponują ksantan do stosowania w produkcji nastrzykiwanych mięs do grillowania.
Błonniki pokarmowe (włókna roślinne)
Przydatność błonnika w produkcji mięsa przeznaczonego do grillowania jest ściśle związana z jego budową, z procentową zawartością poszczególnych jego frakcji oraz sposobem otrzymywania. Włókna roślinne dobrze wiążą i utrzymują wodę dzięki efektowi kapilarnemu. Transport wody do wnętrza włókien prowadzi do wyrównania ciśnienia cząstkowego w usieciowanych włóknach a dzięki temu do równomiernie rozmieszczonej wilgoci w strukturze obrobionego na grillu produkcie. W ten sposób błonniki redukują występowanie ubytków poprzez ograniczenie wycieków termicznych w czasie grillowania mięsa. Dodatki te ponadto stabilizują wpływ zmienności temperatury, co dodatkowo poprawia ich skuteczność działania, przejawiającą się utrzymywaniem soczystości wyrobów w czasie i po zakończonym grillowaniu. W postaci roztworów nastrzykowych stosowanych do mięsa grillowego największe zastosowanie mają błonniki zbożowe, do których należą pszenne i owsiane. W przypadku mięs formowanych i produkowanych z dodatkiem roztworów zalewowych przydatność wykazują , nie nadające się do roztworów nastrzykowych błonniki ziemniaczane. Charakteryzują się one dużą jednak stabilnością termiczną, co jest bardzo przydatne w procesie grillowania mięsa nie nastrzykiwanego.
Dobrze z marynatami komponują się natomiast błonniki owocowe (z czarnej porzeczki, aronii) i warzywne (z marchwi), które często wprowadzają do mięsa dodatkowo pewne ilości antocyjanów oraz kwasów organicznych, co wpływa na ich działanie antyoksydacyjne. Z tego względu oddziałują one pozytywnie na trwałość mięsa przyrządzanego do grillowania. Cechy i właściwości błonników owocowych oraz warzywnych w dużym stopniu poprawiają walory sensoryczne mięsa grillowanego.
