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 towarzyszących 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 (60-80%), 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 mięsnych 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