Białka mleka w przetwórstwie mięsnym

18
maszyny i technologie
Białka mleka w przetwórstwie
mięsnym - technologia i aspekty
żywieniowe
Technologie stosowane obecnie w przetwórstwie mięsa uwzględniają wykorzystanie różnych preparatów białkowych, spełniających
zarówno funkcje zamienników mięsa, jak
i dodatków funkcjonalnych. W grupie tej, ze
względu na wysoką wartość odżywczą i korzystne właściwości funkcjonalne, ważne
miejsce zajmują preparaty białkowe pochodzenia mlecznego. Ich stosowanie umożliwia
kształtowanie pożądanych cech jakościowych
wyrobów mięsnych, a także zmniejsza koszty
ich wytwarzania.
W kształtowaniu jakości wyrobów mięsnych
ogromną rolę odgrywają białka mięsa, które odpowiadają za wiązanie składników farszu w jednolitą masę, wpływają na kształtowanie cech tekstury oraz wielkość ubytków
termicznych w produkcie finalnym. W produkcji przetworów mięsnych wykorzystuje
się jako dodatki wiele preparatów białek niemięsnych i w praktyce dąży się do takiego ich
zastosowania, które umożliwi wykorzystanie ich zdolności do współdziałania z białkami naturalnie występującymi w surowcu mięsnym, tak w tworzeniu stabilnego farszu, jak
i kształtowaniu cech jakościowych produktów.
Efekt finalny uzależniony jest jednak od źródła
pochodzenia preparatu białkowego, zawartości białka i jego właściwości funkcjonalnych,
a także od rodzaju produktu i wielkości dozy.
Aby preparaty białkowe mogły być wykorzystane w przetwórstwie mięsnym, muszą spełnić określone wymagania funkcjonalne (charakteryzować się korzystnymi właściwościami
fizykochemicznymi w zakresie absorpcji wody
i tłuszczu, zdolnością zatrzymywania wody,
tworzenia struktur oraz emulgowania tłuszczu) i sensoryczne (cechować się zdolnością do
dobrego komponowania się z surowcami mięsnymi oraz neutralnością w zakresie barwy,
smaku i zapachu). Profil i kierunki ich wykorzystania determinują względy zarówno technologiczne, jak i ekonomiczne. W procesie
wytwarzania wyrobów mięsnych preparaty te
spełniają wiele funkcji, jak np.:
• zastępowanie części surowca mięsnego
(droższego lub deficytowego) tańszym lub
bardziej dostępnym preparatem wysokobiałkowym,
• wpływ na poprawę cech sensorycznych produktu finalnego,
• poprawienie cech fizykochemicznych (m.in.
wpływ na związanie farszów wędlinowych,
konsystencję, soczystość, zmniejszenie wycieku cieplnego),
• zwiększenie zawartości białka w produkcie,
a niekiedy także wartości odżywczej wyrobów mięsnych.
Stosowanie białek niemięsnych jako zamienników białka mięsa umożliwia obniżenie kosztów produkcji przy zachowaniu dobrej jakości
produktów mięsnych, ale również polepszenie
ich jakości przy zachowaniu niezmienionych
kosztów wytwarzania oraz modelowanie ich
składu jakościowego i racjonalne wykorzystanie surowców mięsnych.
Do białek niemięsnych wykorzystywanych na
skalę przemysłową należą zarówno białka pochodzenia roślinnego (białka soi, zbóż, roślin
strączkowych), jak i zwierzęcego (białka z mleka, z krwi, jaj, ze skwarek, z bulionów, ze skór).
cd. str. 20
20
maszyny i technologie
Aspekty technologiczne stosowania preparatów białek mleka w przetwórstwie
mięsnym
Asortyment preparatów białkowych otrzymywanych z mleka obejmuje wiele produktów.
Można wśród nich wyróżnić takie, które zawierają niemal wyłącznie kazeinę (np. kazeiniany) lub białka serwatkowe (koncentraty
i izolaty białek serwatkowych), a także takie,
które zawierają jednocześnie kazeinę i białka serwatkowe (np. białczany, koprecypitaty).
Spośród nich w przemysłowym przetwórstwie
mięsa największe znaczenie mają obecnie kazeiniany i białka serwatkowe w postaci izolatów (WPI - whey protein isolate) oraz koncentratów (WPC - whey protein concentrate).
Charakteryzują się one dobrymi właściwościami funkcjonalnymi, termostabilnością, działaniem synergistycznym z białkami mięsa na ich
zdolność żelowania, a także są dobrymi emulgatorami. Z tego względu stosowane są głównie
jako środki emulgujące w produkcji wyrobów
drobno rozdrobnionych i homogenizowanych.
Białka mleka nie denaturują w zakresach temperaturowych typowo stosowanych w produkcji wyrobów parzonych i wraz z dalszym
wzrostem temperatury zachowują swoje pożądane właściwości technologiczne. Czyni je
to przydatnymi w produkcji konserw sterylizowanych, w których zapobiegają wyciekowi
tłuszczu i galarety. Jasna barwa białek otrzymywanych z mleka może wpływać na pogorszenie barwy produktów mięsnych, ale może
ona także być atutem w procesie „wybielania”
wyrobów mięsnych m.in. produktów drobiowych.
Należy zaznaczyć, że preparaty białek pochodzenia mlecznego poza białkiem zawierają
także inne składniki naturalnie występujące
w mleku - głównie laktozę i związki mineralne, których obecność zwykle nie jest pożądana.
Im wyższa zawartość białka ogółem w preparacie, tym niższa zawartość składników towarzy-
szących i takie właśnie preparaty są najchętniej
stosowane jako dodatki białkowe.
Kazeiniany otrzymywane są w wyniku zobojętnienia wytrąconej z mleka kazeiny roztworami alkaliów (w podwyższonej temperaturze),
a następnie wysuszenia otrzymanego roztworu. Do neutralizacji stosowane są roztwory
wodorotlenku sodu, potasu, wapnia, magnezu, amonu, a także odpowiednie węglany lub
fosforany. Obecnie kazeiniany produkowane
są najczęściej metodą ekstruzji, podczas której w krótkim czasie (10-30 sekund) następuje przekształcenie wytrąconej kazeiny w kazeinian, pod wpływem jednoczesnego działania
ciepła, ciśnienia, ścinania i dozowanych roztworów alkaliów. Zachodzi wówczas restrukturyzacja kazeiny, a także modyfikacja jej cech
fizykochemicznych, funkcjonalnych oraz żywieniowych. Blisko 90% składu kazeinianów
stanowi białko.
W przetwórstwie mięsa praktyczne zastosowanie znajduje głównie kazeinian sodu, charakteryzujący się bardzo dobrą zdolnością
wiązania i emulgowania tłuszczu oraz wysoką
wydajnością emulgowania. Dodatkowo układy emulsyjne tworzone przy jego udziale cechuje duża stabilność. Kazeinian sodu wykorzystywany jest głównie przy produkcji drobno
rozdrobnionych przetworów mięsnych (wielkość dodatku zwykle 1-3%). Może on być stosowany w postaci proszku na początku kutrowania (bez uwodnienia), a także w postaci
uwodnionej (jako roztwór 10-15%) czy emulsji
białkowo-tłuszczowej w trakcie procesu. Jego
dodatek umożliwia modyfikowanie tekstury i mikrostruktury wyrobów mięsnych, gdyż
wywiera duży wpływ na poprawę dystrybucji
tłuszczu w mikrostrukturze farszów i otrzymywanych z nich produktów. Kazeinian sodu
cechuje słaba zdolność wiązania wody, ale jego
doskonałe właściwości emulgujące sprawiają,
że pod tym względem dorównuje on cechom
mięsa chudego i w pewnym stopniu może
22
maszyny i technologie
być jego dobrym zamiennikiem. Dodawany
w trakcie wytwarzania wyrobów mięsnych,
ulegając najpierw napęcznieniu i rozpuszczeniu, wpływa korzystnie na stopień związania
wody przez farsz, umożliwia efektywniejszą
emulgację tłuszczu i przyczynia się do lepszej
jakości powstającego żelu. Wpływa więc na soczystość, konsystencję, smak i związanie składników farszu. Dzięki swoim korzystnym właściwościom kazeinian ten znalazł zastosowanie
przy wytwarzaniu pasztetów, pieczeni, wędlin
blokowych, szynek oraz - jako zamiennik mięsa - w produkcji mięsa mielonego, farszów mięsnych, kiełbasy parówkowej, serdelowej, zwyczajnej, mortadeli oraz konserw.
Preparaty białek serwatkowych najczęściej
otrzymywane są z serwatki, będącej ubocznym produktem uzyskiwanym przy produkcji
z mleka serów, twarogów oraz kazeiny. Techniki separacji membranowej, głównie ultrafiltracja, pozwalają na uzyskiwanie z serwatki produktów o różnym stopniu oczyszczenia
i koncentracji składników białkowych. Dodatkowym atutem procesu ultrafiltracji jest możliwość otrzymywania izolatów i koncentratów
białek serwatkowych w postaci niezdenaturowanej. Izolaty białek serwatkowych zawierają nie mniej niż 90% białka w swoim składzie,
a koncentraty, zależnie od zawartości białka
ogółem, dzieli się na trzy typy: o dużej (6080%), średniej (45-60%) i małej (25-45%) zawartości tego składnika.
W przetwórstwie mięsa preparaty białek serwatkowych stosowane są jako dodatki emulgujące, wiążące wodę, a także rozjaśniające barwę
wyrobów i wpływające korzystnie na zapach
i teksturę wędlin, przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności produkcji. Ich właściwości funkcjonalne pozwalają na zastępowanie
w różnym stopniu białek mięsa oraz częściowe
lub całkowite wyeliminowanie dodatku preparatów białek sojowych lub polisacharydów
(w tym skrobi), zwłaszcza przy produkcji mię-
snych wyrobów blokowych. Dzięki dobrym,
choć słabszym od kazeinianów, właściwościom
emulgującym, preparaty białek serwatkowych
znajdują zastosowanie przy produkcji drobno
rozdrobnionych przetworów mięsnych (jak np.
parówki, mortadela, pasztety), a modyfikowane białka serwatkowe o właściwościach teksturotwórczych - przy wytwarzaniu kiełbas parzonych i surowych. Ich stosowanie przy produkcji
kiełbas krótko lub średnio dojrzewających pozwala na ograniczenie czasu dojrzewania oraz
przyspieszenie tworzenia się spoistej konsystencji wyrobu. Poza tym modyfikowane białka serwatkowe posiadają neutralny smak, dzięki czemu ich dodatek nie wpływa negatywnie
na właściwości sensoryczne przetworów mięsnych, a tak dzieje się np. przy stosowaniu białka sojowego, którego dodatek już w ilości 2%
pogarsza smak uzyskiwanych przetworów mięsnych.
W porównaniu do kazeinianów, białka serwatkowe charakteryzują się mniejszą lepkością po
rozpuszczeniu w wodzie, dzięki czemu znalazły zastosowanie jako składnik do otrzymywania solanek, wykorzystywanych przy produkcji wędzonek gotowanych. Modyfikowane
białka serwatkowe, posiadające zdolność silnego wiązania wody i denaturujące pod wpływem działania temperatury, tworzą bardziej
stabilne żele. Dzięki temu ich dodatek umożliwia kształtowanie w zamierzony sposób konsystencji wyrobów mięsnych.
Jednym z ważniejszych zagadnień w technologii przetwórstwa mięsa jest wyciek po rozmrożeniu. Zastosowanie dodatku preparatów
białek serwatkowych ogranicza rozrost kryształków lodu, a tym samym niszczenie struktury tkankowej mięsa i przyczynia się do ograniczenia wielkości wycieku.
Preparaty białek mleka charakteryzują się także aktywnością przeciwutleniającą, czyli zdolnością do hamowania procesów o charakterze
oksydacyjnym. Dzięki temu ich dodatek może
wpływać na ograniczenie wielkości nieko-
24
maszyny i technologie
rzystnych zmian jakościowych w czasie przechowywania wyrobów mięsnych (np. farszów),
wynikających m.in. z utleniania składników lipidowych.
Aspekty żywieniowe stosowania preparatów
białek mleka w przetwórstwie mięsnym
Mięso i jego przetwory stanowią w diecie ważne źródło białka o wysokiej wartości biologicznej, witamin (z grupy B) oraz składników mineralnych (głównie żelaza i cynku). Preparaty
białek niemięsnych stosowane w przetwórstwie mięsa nie powinny zatem pogarszać jego
wysokiej wartości odżywczej.
Białko pobierane z pożywienia jest przekształcane w organizmie w białko ustrojowe. Bez
białka nie jest możliwy wzrost, rozwój organizmu, odnowa tkanek, synteza wielu związków
biologicznie aktywnych, odporność na choroby oraz gojenie się ran. W skład białek zwierzęcych wchodzi 20 aminokwasów, z których
8 należy do grupy aminokwasów egzogennych
(niezbędnych). Organizm nie potrafi ich wytworzyć i muszą one być dostarczone z pokarmem. Wartość odżywcza białek pożywienia
determinowana jest głównie zawartością aminokwasów niezbędnych oraz ich wzajemnymi proporcjami. Kazeina i białka serwatkowe,
z uwagi na skład aminokwasowy, charakteryzują się wysoką wartością biologiczną, a nawet
wyższymi zawartościami wszystkich aminokwasów egzogennych niż te, które są przewidziane we wzorcu FAO/WHO. Również wyniki badań żywieniowych (zrealizowanych przy
udziale zwierząt doświadczalnych), w których
wyznaczono wskaźniki wartości biologicznej
(BV), wykorzystania białka netto (NPU) i wydajność wzrostową (PER), potwierdziły wysoką wartość odżywczą białek mleka. Stosowanie dodatku preparatów tych białek nie może
więc mieć negatywnego wpływu na wartość
odżywczą białka uzyskiwanych przetworów
mięsnych.
Warto dodać, że białka mleka mogą stanowić
źródło peptydów o korzystnej aktywności biologicznej. W układzie rodzimego białka są one
nieaktywne, ale mogą być uwalniane dzięki
działaniu enzymów proteolitycznych w przewodzie pokarmowym lub procesach technologicznych, a następnie oddziaływać z określonymi receptorami w organizmie i wpływać na
określone funkcje fizjologiczne. Wykazano, że
białka mleka mogą stanowić źródło peptydów
wykazujących np. aktywność immunomodulacyjną, antybakteryjną, antyoksydacyjną,
przeciwnadciśnieniową, przeciwzakrzepową.
Ze względu na obecność aminokwasów siarkowych, białkom mleka przypisuje się również m.in. właściwości antynowotworowe,
a ze względu na znaczą zawartość tryptofanu
- działanie wspomagające w łagodzeniu reakcji stresowych.
Stosowanie dodatku preparatów białek mleka
w przetwórstwie mięsa, dzięki ich korzystnym
właściwościom funkcjonalnym, umożliwia
otrzymywanie przetworów o obniżonej zawartości tłuszczu (niskokalorycznych), w porównaniu z odpowiednikami wyprodukowanymi zgodnie z klasyczną recepturą, a niektóre
gatunki wędlin o obniżonej wartości energetycznej np. mortadela czy salami o zawartości
tłuszczu do 16-20% (wersje tradycyjne zawierają odpowiednio 30% i 40-50% tłuszczu), wyglądem, zapachem i smakiem nie odbiegają od
produktu klasycznego.
Warto także zaznaczyć, że preparaty białek pochodzących z mleka nie zawierają składników
antyodżywczych, w odróżnieniu od niektórych tego typu preparatów białek pochodzenia
roślinnego. Należy jednak pamiętać o tym, że
stosowanie dodatku preparatów białek mleka wiąże się z wprowadzeniem do przetworów, poza białkiem, także innych składników
mleka, nie występujących naturalnie w surowcu mięsnym. Należy do nich m.in. laktoza (cucd. str. 24
26
maszyny i technologie
kier mleczny), której obecność w spożywanym
pokarmie u wielu osób może wywołać niepożądane reakcje, najczęściej ze strony przewodu pokarmowego. Poza tym białka mleka
zaliczane są do grona głównych alergenów pokarmowych. Nawet śladowe ich ilości obecne
w żywności, także w wyniku zanieczyszczenia w procesie produkcji, niewłaściwego magazynowania lub nieprawidłowego etykietowania (znakowania) produktów, mogą stanowić
zagrożenie dla zdrowia lub życia osób na nie
uczulonych. Dlatego też, ze względu na dobro
konsumentów, zastosowanie preparatów białek pochodzenia mlecznego w produkcji wyrobów mięsnych zawsze powinno być powiązane z rzetelną informacją na temat składu
produktu.
dr inż. Magdalena Kuchlewska
Zakład Fizjologii Żywienia Człowieka
Zachodniopomorski Uniwersytet
Technologiczny w Szczecinie