Surowce pomocnicze stosowane w wędzeniu żywności, cz.I

[Maxell]

2. Surowce pomocnicze stosowane w wędzeniu żywności

 

 

2.1. Wprowadzenie

 

Surowce pomocnicze stosowane w wędzeniu żywności można podzielić na dwie zasadnicze grupy:

- pierwsza: surowce pomocnicze właściwe,

- druga: dozwolone substancje dodatkowe.

Do grupy pierwszej można zaliczyć:

- sól kuchenną,

- cukier,

- przyprawy,

- warzywa przyprawowe,

zaś do grupy drugiej:

- kwasy spożywcze,

- polifosforany,

- azotany,

- przeciwutleniacze,

- barwniki,

- i inne.

 

2.2. Surowce pomocnicze właściwe

 

2.2.1. Sól kuchenna (chlorek sodu)

 

2.2.1.1. Rodzaje i wymagania jakościowe

 

Pod względem chemicznym sól kuchenna jest prawie czystym chlorkiem sodu (NaCl). W handlu spotyka się kilka odmian i gatunków tej soli, a mianowicie:

- sól kamienną białą (czystą, drobnokrystaliczną),

- sól kamienną szarą (gruboziarnistą),

- sól warzoną - (od starożytnego słowa war, warzyć = gotować) wydobywaną systemem mokrym ze złóż o większym zanieczyszczeniu,

- sól jodowaną - z dodatkiem 0,006-0,01% jodu zapobiegającego choro-bom związanym z niedoczynnością tarczycy, przeznaczoną dla obszarów z niedoborem jodu.

W wędzarnictwie stosuje się najczęściej sól drobnokrystaliczną (0,1-1 mm), dobrze rozpuszczalną, a jedynie do suchego solenia ryb lub niektórych produktów mięsnych (boczek) korzystniejsze są duże, wolno rozpuszczające się kryształy soli. Ziarnistość soli jest najczęściej uzgadniania między producentem i zamawiającym. To samo dotyczy pH soli, które może się wahać od 5,5 do 8,5. Dla przemysłu mięsnego i rybnego pH soli nie powinno przekraczać 7,5 w przypadku soli kamiennej i 7,0 - soli warzonej. Sól powinna być sypka, wolna od obcego zapachu, słona, bez obcego posmaku, zwłaszcza gorzkiego. Wymagania UE przewidują, że wysuszona sól kamienna (625°C, 2 godz.) powinna zawierać nie mniej niż 97,5%, a wysuszona sól warzona nie mniej niż 99% NaCl. Łączna zawartość substancji obcych, np. zawiesin unoszących się w roztworze wodnym, substancji nierozpuszczalnych (zanieczyszczeń mineralnych solami wapnia i siarczanami) i dodatków modyfikujących, nie powinna przekraczać 2%. Zawartość zielonego cytrynianu żelazowo-amonowego, stosowanego jako modyfikator kryształów i czynnik przeciwzbrylający nie powinna przekraczać 25 mg/kg, a zawartość żelazocyjanku sodowego (Na4Fe(CN)6) 1,3 mg/kg. Za gorzkawy posmak soli są odpowiedzialne głównie sole magnezu, zaś za katalizujący wpływ na autoksydację lipi¬dów - sole żelaza i dlatego zawartość tych metali w soli kuchennej jest limitowana. Dopuszczalny limit zawartości magnezu (Mg2+) wynosi 0,03%, a żelaza (Fe2+) - 0,0016%. Ponadto zawartość chlorku magnezu albo wapnia w soli opóźnia szybkość jej przenikania w głąb tkanki mięśniowej.

Sól powinna być składowana w odpowiednich opakowaniach, w suchych i przewiewnych pomieszczeniach o małej wilgotności względnej powietrza (< 75%). Przy większej wilgotności względnej powietrza sól traci właściwości sypkie i zbryla się. Podatność soli na zbrylanie zwiększa się wraz ze wzrostem domieszek niektórych związków higroskopijnych (np. MgCl2).

 

2.2.1.2. Rozpuszczalność soli

 

Chlorek sodu jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, przy czym wpływ temperatury na jego rozpuszczalność jest niewielki. Do rozpuszczenia l g soli potrzeba 2,7 ml wody o temp. 100°C i 2,8 ml wody o temp. 25°C. W 100 ml wody o temp. 20°C rozpuszcza się 36 g, a o temp. 0°C-35,7 g NaCl. Nasycony roztwór soli w temp. 0°C zawiera 26,6% NaCl, a w temp. 100°C - 28,9% NaCl. Rozpuszczalność soli kuchennej zależy więc nie tyle od temperatury wody, ile od wielkości kryształów i obecności zanieczyszczeń mineralnych (np. gipsu), które ja wyraźnie zmniejszają. Roztwór odpowiednio czystej soli powinien być klarowny.

 

2.2.1.3. Funkcje technologiczne soli kuchennej

 

W wędzeniu żywności sól kuchenna spełnia wiele funkcji technologicznych, a szczególnie:

- wzbogaca smak produktów,

- utrwala żywność przez ograniczanie rozwoju drobnoustrojów,

- stymuluje pęcznienie i wodochłonność białek mięśniowych,

- zapewnia bezpieczeństwo spożycia,

- denaturuje białka mięśniowe (przy dużych stężeniach),

- inaktywuje enzymy (przy dużych stężeniach).

Do negatywnych skutków stosowania soli kuchennej w wędzeniu żywności należy zaliczyć:

- rozpuszczanie białek miofibrylarnych podczas solankowania lub solenia,

- katalizowanie autooksydacji lipidów.

W celu uzyskania odpowiedniego smaku niearomatyzowanych produktów żywnościowych wystarczy dodatek soli rzędu 1-1,4%, lecz dla wędzonych produktów niezbędne stężenie wynosi 1,5-2,5%, a przy stężeniu 3% smak słony odczuwa się jako „bardzo wyraźny".

Wpływ soli na ograniczenie rozwoju drobnoustrojów wiąże się głównie ze wzrostem ciśnienia osmotycznego wewnątrz komórki, z powodu częściowej utraty wody oraz spadkiem aktywności wody (aw) w produkcie. Wielkość ciśnienia osmotycznego zależy od masy cząsteczkowej da-nego związku chemicznego, co można opisać następującym równaniem:

 

. -

Z przedstawionego wzoru wynika, że wartość ciśnienia osmotycznego rośnie proporcjonalnie do spadku masy cząsteczkowej danego związku. Ponieważ masa cząsteczkowa NaCl jest ponad 5,5-krotnie mniejsza niż sacharozy (odpowiednio: 58,44; 342,30), dlatego ciśnienie osmotyczne soli kuchennej jest dużo większe niż cukru. Np. 1-proc. roztwór chlorku sodu ma ciśnienie osmotyczne 0,6 MPa, a sacharozy tylko 0,07 MPa. Aby uzyskać odpowiednie zabezpieczenie żywności, niezbędne jest dużo większe stężenie sacharozy niż chlorku sodu. W wartościach procento-wych stosunek tych stężeń wynosi w przybliżeniu 10:1. Oznacza to, że sól kuchenna jest znacznie lepszym konserwantem niż cukier.

Niektóre bakterie z grupy Coli-Aerogenes oraz bakterie gnilne z rodzaju Proteus nie mogą rozwijać się już przy stężeniu 1-2% soli, podczas gdy np. paciorkowce mlekowe są pobudzane do rozwoju jeszcze przy 3-proc. roztworze soli. Wrażliwe na stężenie soli są również bakterie z grupy Salmonella, Shigella, Aeromonas i Plesimonas. Wyraźne ograniczenie wzrostu większości mikroorganizmów, z wyjątkiem S. aureus, występuje w przedziale 2,8-10-proc. soli. Bakterie z grupy Lactobacillus z trudnością tolerują 10-proc. stężenie soli. Najgroźniejszy patogen wędzonych produktów spożywczych - Clostridium botulinum typ E przestaje się rozwijać już przy stężeniu 3-5-proc. NaCl, a E. coli przy 6-8-proc. NaCl.

 

 

Oprócz stężenia soli, jej bakteriostatyczne działanie zależy od wielu innych czynników technologicznych, głównie aktywności wody (aw) pH, obecności dozwolonych substancji dodatkowych i temperatury.

Stężenie NaCl niezbędne dla zahamowania wzrostu Clostridium botulinum i produkcji toksyn botulinowych w żywności bez dodatku azotanu(III) i kwasów, niepoddanej obróbce cieplnej, waha się w zakresie od 5 do 10% (w fazie wodnej) w zależności od grupy i typu tych bakterii. Dla szczepów proteolitycznych typu A i B wynosi ono 10%, typu F -8-10%, a dla szczepów nieproteolitycznych typu B, E i F - 3,5-6,0% (tab. 6.1). Można więc przyjąć, że stężenie 10% NaCl (w fazie wodnej produktu) gwarantuje całkowite zahamowanie wzrostu i produkcji toksyn wszystkich szczepów Clostridium botulinum, a stężenie 6% NaCl - nieproteolitycznych szczepów C. botulinum. Ponieważ w żywności pochodzenia zwierzęcego występuje przeważnie zagrożenie nieproteolitycznymi szczepami C. botulinum, ta ostatnia wartość (6% NaCl w fazie wodnej) została przyjęta jako limit zapewniający bezpieczeństwo produktów wędzonych na zimno (FDA, 1970). Wartość ta jest umowna, gdyż w piśmiennictwie naukowym podawane są zarówno stężenia mniejsze (4-5%: Shapton i Shapton, 1991), jak i większe (6,1-6,5%: Pivnick i in., 1969). Należy to tłumaczyć różnym stopniem zagrożenia zanieczyszczeniami bakteryjnymi (np. żywność pochodzenia morskiego jest bardziej zagrożona występowaniem C. botulinum niż pochodzenia lądowego) oraz zróżnicowanym wpływem jednostkowych procesów technologicznych.

Z innych patogenów opornych na sól należy wymienić: Staphylococcus aureus, Vibńo parahaemolyticus i Listeria monocutogenes (tab. 6.1)

Staphylococcus aureus jest oporny zarówno na stężenie soli, jak i kwasu; w środowisku o pH 4,5 może się rozwijać nawet przy aw = 0,86. Jest jednak mezofilem, którego minimalna temperatura wzrostu wynosi 10°C, natomiast do produkcji toksyn wymagana jest temperatura powyżej 15°C. Utrzymanie niskiej temperatury podczas solenia (solankowania) jest skutecznym sposobem walki z tym patogenem. Pomocne może być także podtrzymywanie wzrostu bakterii acidofilnych (np. poprzez dodanie cukru) ponieważ S. aureus nie toleruje zbyt dobrze obecności innych mikroorganizmów, prawdopodobnie z powodu wrażliwości na bakteriocyny.

Vibrio parahaemolyticus występuje dość często w surowcach rybnych poławianych w wodach przybrzeżnych, których temperatura nie obniża się poniżej 10°C. Także ryby pelagiczne są bardziej zagrożone jego występowaniem niż głębinowe (brak oporności drobnoustroju na wysokie ciśnienie). Toteż w porze letniej, podczas produkcji ryb wędzonych, należy się liczyć z zagrożeniem tym patogenem. Obniżenie temperatury poniżej 12°C jest skutecznym sposobem powstrzymania rozwoju tego patogenu.

Listeria monocytogenes, mimo że rzadko występuje w surowcach rybnych, to jednak jest na tyle niebezpiecznym patogenem, że może się rozwijać nawet w niskiej temperaturze (do + 1°C), a w wyższej i przy optymalnym pH (6,5-8,0) jej oporność na sól zwiększa się do 10% NaCl w temp. 25°C. Przez krótki czas (do 10 dni) może przeżyć nawet przy stężeniu powyżej 20% NaCl. Jej pH minimalne wynosi średnio 5,0, jednak przy wzroście temp. do 7°C lub do 20°C ulega zmniejszeniu odpowiednio do 4,8 i 4,5, podczas gdy w temp. 4°C zwiększa się do 5,2. Azotan(III), w dawkach poniżej 50 ppm nie inhibuje wzrostu listerii. W roztworze o stężeniu 3-proc. NaCl, przy pH < 5,5 skuteczna dawka azotanu(III) powstrzymująca wzrost L. monocytogenes wynosi 100 ppm. Jako tlenowiec, o małych wymaganiach, może się rozwijać nawet w rybach pakowanych w niedostatecznie niskiej próżni (Rorvik i in., 1991). Listeria jest wrażliwa na preparaty myjące zarówno alkaliczne jak i kwaśne, które są skuteczne już przy stężeniu odpowiednio: 100-200 i 200 ppm. Dlatego przestrzegania zasad GMP i GHP jest naj-lepszym sposobem uniknięcia zagrożeń ze strony tego patogenu, a także innych.

Największe zagrożenie patogenami występuje przy małym stężeniu soli (< 6% w fazie wodnej mięsa) i zbyt słabym zakwaszeniu mięsa (pH > 5,0). Odnosi się to głównie do produktów wędzonych w łagodnych warunkach („na ciepło"), w których aby zapewnić bezpieczeństwo często konieczne jest stosowanie konserwantów.

Największe bezpieczeństwo zapewnia wędzenie w połączeniu z innymi metodami utrwalającymi, jak: pakowanie próżniowe, pakowanie w zmodyfikowanej atmosferze, chłodzenie, suszenie albo dodatek konserwantów. Przyjmuje się, że inhibujący wpływ soli kuchennej na drobnoustroje zwiększa się ze spadkiem temperatury, a wpływ cukru ma działanie odwrotne. Drobnoustroje oporne na sól są zwykle mało oporne na kwas, a oporne na kwas słabo oporne na sól (tab. 6.1).

Duży wpływ na wymagane stężenie soli ma również temperatura przechowywania produktu. Najgroźniejszy z patogenów - Clostridium botulinum typ E - nie wykazuje wzrostu w temperaturze <3,3°C, nawet przy bardzo małym stężeniu soli. Jeżeli temperatura składowania mieści się w zakresie 3,5-10°C, wymagane stężenie soli w fazie wodnej wynosi 4,5%, a powyżej 10°C zwiększa się do > 10% NaCl. Zakwaszenie jako jedyny czynnik utrwalający wymaga w tych samych warunkach obniżenia pH do odpowiednio: < 5,0 i < 4,5, co w przypadku żywności wędzonej zazwyczaj nie jest możliwe. Tak więc sól kuchenna jest najważniejszym inhibitorem patogenów w wędzonej żywności, szczególnie tych, które mają dużą termooporność (tab. 6.1).

 

Stymulowanie pęcznienia i wodochłonności białek mięśniowych

 

Chlorek sodu należy do soli kosmotropowych, czyli działających stabilizująco na strukturę białek mięśniowych w określonym zakresie stężenia. Białka mięśniowe zwierząt, w tym ryb, mają największą zdolność wiązania wody przy stężeniu 1,2-1,8% NaCl, lecz tylko w środowisku zbliżonym do obojętnego (pH > 6,0). Przy nieco niższym pH, lecz wyższym od 5,0 optymalne stężenie soli zbliża się do ok. 0,8% NaCl. Nie należy więc zmniejszać stężenia soli poniżej minimum obowiązującego dla fazy wodnej, ponieważ efekty technologiczne są niewielkie, a zagrożenie bezpieczeństwa wędzonych produktów - znaczne.

 

Zapewnienie bezpieczeństwa wędzonej żywności

 

Odpowiednia zawartość soli jest podstawową gwarancją bezpieczeństwa wędzonej żywności. Przyjęte limity odnoszą się nie do ogólnej zawartości soli, lecz do stężenia soli w fazie wodnej wędzonego produktu. Stężenie soli w fazie wodnej (SFW) oblicza się wg wzoru:

 

SFW = NaCl x 100/[NaCl + H2O]

 

gdzie: NaCl - procentowa zawartość soli w wędzonym produkcie,

H2O - procentowa zawartość wody w wędzonym produkcie. Znając zawartość soli w wędzonym produkcie, można z kolei łatwo obliczyć maksymalną w nim zawartość wody (x) przy określonym poziomie SFW, posługując się wzorem:

 

x = NaCl x 100/SFM

 

Oznacza to, że aby zapewnić bezpieczeństwo, zawartość wody w wędzonej żywności nie powinna być większa niż podana w tabeli.

 

 

Jeżeli uzyskanie odpowiedniego poziomu zawartości wody jest niemożliwe, powinna być zwiększona zawartość soli w produkcie. W produktach o dużej zawartości tłuszczu limity te są łatwiejsze do spełnienia, co przemawia za preferowaniem soli do wędzenia tłustych surowców żywnościowych.

 

Denaturacja i rozpuszczalność białek mięśniowych

 

Przy odpowiednio dużym stężeniu sól kuchenna łatwo odbiera wodę białkom mięśniowym i doprowadza je do nieodwracalnej denaturacji. Zjawisko to wykorzystuje się do zmniejszenia ubytków białek podczas solankowania surowców przed wędzeniem, stosując solanki o wysokim stopniu nasycenia (80-100%) i krótki czas solankowania. Zdenaturowanie białek w warstwie powierzchniowej surowca tworzy naturalną barierę zabezpieczającą w znacznym stopniu przed stratami substancji odżywczych podczas solankowania.

O stratach białek mięśniowych podczas solankowania decyduje moment przejścia maksymalnego stężenia rozpuszczalności białek miofibrylarnych, które waha się w przedziale 4-6% NaCl. Powstające straty białek miofibrylarnych zmniejszają z kolei wodochłonność mięsa, ponieważ białka te są głównymi substancjami wiążącymi wodę w produkcie. Białka, wyekstrahowane do solanki, po pewnym czasie wytrącają się w niej w postaci zawiesiny lub osadu. Jest to efekt tzw. „zmęczenia białka" we współzawodnictwie o wodę, z którego sól wychodzi „zwycięsko".

 

Stymulowanie i inhibowanie aktywności enzymów

 

Nadmierna aktywność endogennych enzymów ryb może prowadzić do ich psucia się, bezpośrednio (np. autoliza płatów brzusznych ryb, pękanie brzuszków) lub pośrednio.

Enzymy proteolityczne wnętrzności ryb są z reguły mniej wrażliwe na inhibujące działanie chlorku sodu niż enzymy tkanki mięśniowej. W wyrostkach pylorycznych sardynki występują co najmniej trzy proteinazy zasadowe (I, II, III), z których proteinaza I jest zaliczana do unikatowych, a II i III mają właściwości zbliżone odpowiednio do α-chymo-trypsyny i trypsyny. Zasadowa proteinaza I zachowuje stabilność tylko do stężenia 5% NaCl, po czym szybko traci swoją aktywność. Proteinaza chymotrypsyno-podobna (II) szybko zmniejsza swoją aktywność po przekroczeniu stężeniu 20% NaCl. Najbardziej oporna na inaktywujące działanie soli jest proteinaza trypsyno-podobna (III), przy stężeniu której powyżej 20% NaCl nie ulega denaturacji, lecz zauważalnej, choć powolnej utracie aktywności (już po przekroczeniu stężenia 10% NaCl). Oznacza to, że większość enzymów wyrostków wykazuje dobrą stabilność w środowisku o stężeniu soli do 20%. Inaktywacja enzymów wymaga często stosowania jeszcze większych stężeń soli niż denaturacja białek mięśniowych. Należy jednak pamiętać, że inaktywujący wpływ soli na enzymy zależy nie tylko od jej stężenia, lecz również czasu działania.

Z proteinaz kwaśnych wyizolowanych z żołądka i wątroby sardynki bardziej wrażliwa na wysokie stężenie soli okazała się proteinaza katepsyno D-podobna (I) niż pepsyno-podobna (II). Objawy częściowej inaktywacji katepsyny D z wątroby można zaobserwować już po przekroczeniu stężenia 5% NaCl. Katepsyna D tkanki mięśniowej ryb jest jeszcze bardziej wrażliwa na stężenie soli niż katepsyna D z wątroby ryb.

Wrażliwość aminopeptydaz na sól zależy od ich rodzaju. Aminopeptydazy alanylowa i piroglutamylowa są w 40-50% inhibowane przy stężeniu 4-5% NaCl, podczas gdy aminopeptydaza leucylowa nie jest inhibowana, a aminopeptydaza arginylwa jest 2-3-krotnie aktywowana (Flores i in., 1997). Aktywność aminopeptydaz, katalizujących hydrolizę białek do wolnych aminokwasów, ma duże znaczenie w kształtowaniu smakowitości produktów wędzonych, szczególnie dojrzewających kiełbas.

Bardziej szczegółowa charakterystyka poszczególnych enzymów proteolitycznych została przedstawiona w pracy Kołakowskiego (2005).

 

2.2.2. Cukier

 

Cukier jest używany przede wszystkim jako składnik smakowy suchych mieszanek i kąpieli uszlachetniających oraz jako substrat do podtrzymania rozwoju drobnoustrojów powodujących fermentację mlekową i w konsekwencji obniżenie pH wędzonego produktu. Ważną zaletą cukru jest jego zdolność stabilizowania konformacji białek mięśniowych i zapobiegania w ten sposób nadmiernej ich denaturacji cieplnej lub zamrażalniczej. Dzięki temu mięso zachowuje lepszą soczystość po uwędzeniu. Cukier katalizuje aktywność niektórych aminopeptydaz (np. aminopeptydazy leucylowej), zwiększając smakowitość wędzonych produktów poprzez częściową hydrolizę białek do wolnych aminokwasów. Oligocukry (glukoza, fruktoza, sacharoza) wraz z aminokwasami (np. lizyna) mogą być zastosowane jako dodatki stabilizujące zapach i barwę wędzonych produktów.

Inhibująca aktywność cukru na mikroorganizmy jest niewielka, co wiąże się z koniecznością stosowania dużych jego stężeń. Dla zmniejszenia aktywności wody do 0,95, 0,90 lub 0,85 niezbędne stężenie sacharozy wynosi odpowiednio 40%, 55% i 65%, podczas gdy odpowiednie stężenie chlorku sodu - 7%, 12% i 15%. Przy tym samym aw sól inhibituje lepiej wiele drożdży i pleśni niż cukier. Tylko bakterie tolerujące większe stężenia soli, jak np. S. aureus, są skuteczniej inhibowane przez cukier niż przez sól przy tej samej wartości aw.

W przemyśle powinien być używany wyłącznie cukier biały, bez obcych posmaków i zapachów. Wodny roztwór cukru powinien być klarow¬ny. Cukier należy przechowywać w suchych magazynach, gdyż jest higroskopijny i łatwo pochłania wodę z powietrza.

 

2.2.3. Przyprawy naturalne i ekstrakty przypraw

 

Przyprawy roślinne, zwane często przyprawami korzennymi i ziołowymi, są to części roślin (korzenie, kłącza, pąki, kora, liście, łodygi, kwiaty, nasiona) w stanie naturalnym lub wysuszone, które ze względu na swój charakterystyczny zapach lub smak są stosowane jako surowce pomocnicze korzystnie kształtujące cechy smakowo-zapachowe artykułów żywnościowych.

Poza walorami smakowo-zapachowymi przyprawy są nośnikami cennych substancji o działaniu fizjologicznym. Większość przypraw powoduje znaczne wzmożenie wydzielania się śliny, a także aktywności amylolitycznej w ślinie, co korzystnie wpływa na proces trawienia.

Przyprawy, dzięki występującym w nich olejkom eterycznym mają charakterystyczny aromat, a częściowo także smak. Są to bezbarwne ciecze odznaczające się silnym zapachem, niską temperaturą wrzenia (150-180°C) i dużym współczynnikiem załamania światła. Rośliny maga-zynują je w specjalnych zbiornikach odizolowanych od reszty tkanki. Zależnie od położenia rozróżnia się zbiorniki egzogenne, położone na epidermie (np. w majeranku) lub też zbiorniki endogenne, ukryte w przestrzeniach międzykomórkowych w postaci konkrecji kulistych lub wydłużonych. Zniszczenie tych zbiorników, zachodzące podczas rozdrabniania przypraw, prowadzi do uwalniania olejków eterycznych i spotęgowania ich bukietu zapachowo-smakowego. Jest to podstawowy powód, dla którego przyprawy są rozdrabniane przed wprowadzeniem do produktu.

Głównym składnikiem olejków eterycznych przypraw są związki terpenowe i fenolowe. W terpenach dominują węglowodory monoterpenowe, jak p-cymen i γ-terpinen, natomiast w fenolach mogą występować pochodne fenoli jednowodorotlenowych (np. karwakrol – CH3(C3H7) C6H3OH; tymol- (CH3)2CHC6H3(CH3)OH), dwuwodorotlenowych (np. eugenol - C3H5C6H3(OH)OCH3) i trójwodorotlenowych (np. mirystycyna).

Smak przypraw powodowany jest głównie takimi substancjami, jak alkaloidy, garbniki, glikozydy, substancje goryczkowe oraz żywice i inne. Np. podstawowym alkaloidem pieprzu jest piperyna, a papryki - kapsaicyna.

Każda z przypraw ma swój charakterystyczny profil smakowy i zapachowy, chociaż niektóre profile nakładają się na siebie. Bazylia ma silny aromatyczno-korzenny zapach nieco podobny do goździków.

Ziele angielskie ma aromat i smak podobny do wielu innych przypraw, głównie pieprzu naturalnego, goździków, cynamonu i gałki muszkatołowej, stąd często jest stosowane jako jedyna przyprawa pod nazwą „allspice".

Bakteriostatyczna i bakteriobójcza aktywność przypraw wiąże się z występowaniem w nich kompleksu lotnych olejków, które są mieszaniną głównie monoterpenów, seskwiterpenów i ich utlenionych pochodnych (alkohole, aldehydy, estry, etery, ketony, fenole i oksydy). Inną grupę lotnych związków o podobnym działaniu stanowią fenylopropeny i swoiste substancje zawierające siarkę i azot. W technologii solenia ryb najwartościowsze są te przyprawy, które działają na drobnoustroje halo-tolerancyjne lub halofilne, ponieważ małe stężenia soli nie ograniczają wzrostu tych drobnoustrojów.

Spośród suchych przypraw bakteriostatyczny wpływ na Vibrio parahaemolyticus wykazują: majeranek, kurkuma, goździki, rozmaryn, oregano, czosnek, bazylia, tymianek i chrzan. Minimalne stężenia tych przypraw niezbędne do powstrzymania wzrostu tego patogenu podano w tabeli.

 

 

Goździki, majeranek, oregano i rozmaryn skutecznie hamują także wzrost Escherichia coli (Yano i in., 2006), przez co mogą być wykorzystane jako przyprawy uniwersalne w wysokobiałkowych produktach. Szybkość inaktywacji drobnoustrojów przez niektóre przyprawy jest bardzo duża. Np. goździki w stężeniu 2% lub olej goździkowy w stężeniu 0,1% wstrzymywały wzrost wszystkich patogenów już po 0,5-1-minutowej ekspozycji pożywki z przyprawami. Dla bakterii halofilnych, wytwarzających śluz, niezbędny hamujący czas ekspozycji był dłuższy i dochodził do 10 min (Pradsad i Seenayya, 2000).

Za aktywność przeciwutleniającą przypraw najbardziej odpowiedzialne są związki fenolowe, zawierające labilne grupy -OH, a wśród nich głównie flawonoidy (flawonole, izoflawony, flawony, kajechiny, flawonony) i fenolokwasy .

 

 

Między zawartością tych związków a aktywnością przeciwutleniającą przypraw jest duża zbieżność. Np. znaczna ilość grup -OH w kurkuminie potwierdza jej wysoką aktywność przeciwutleniającą. Analogi kurkuminy z zablokowanymi grupami -OH nie wykazują zdolności przeciwutleniającej. Brak obecności grup -OH w piperynie pieprzu czarnego prawdopodobnie jest przyczyną jego małej aktywności przeciwutleniającej. Dużą zawartość związków fenolowych wykazuje także bazylia, anyż, tymianek i majeranek (Bonanni i in., 2007). W ekstraktach rozmarynu stwierdzono co najmniej 12 różnych związków terpenowych, z których znaczna część, a szczególnie karnozol, kwas karnozolowy, rozmanol, rozmarifenol i miltiron wykazywały dużą aktywność przeciwutleniającą (Wei i Ho, 2006). Kwas karnozynowy rozmarynu ma ponadto silne działanie synergetyczne z przeciwutleniającą aktywnością białek i produktów ich hydrolizy (Medina i in., 2003).

W badaniu aktywności przeciwutleniającej przypraw duże znaczenie ma jednak rodzaj zastosowanej metody, gdyż różne metody mogą dawać nieporównywalne, a nawet przeciwstawne wyniki oznaczeń (Bonanni i in., 2007; Su i in., 2007). Dlatego wskazane jest równoczesne stosowanie kilku metod oznaczania aktywności przeciwutleniającej przypraw.

Większość przypraw ma uniwersalny skład związków biologicznie czynnych, tak że równocześnie wykazuje kilka rodzajów aktywności. Np. oregano ma zarówno dużą aktywność przeciwutleniającą, jak i antymikrobiologiczną, związaną z występowaniem głównie karwakrolu i tymolu, przy czym synergetyczne wspomaganie aktywności przeciwutleniającej zapewnia obecność flawonoidów, a aktywności antymikrobiologicznej - obecność terpenów.

Na tle innych przypraw dobrze udokumentowana jest duża aktywność przeciwutleniająca metanolowych i acetonowych ekstraktów cynamonu (Su i in., 2007). Jednak uzyskanie wodorozpuszczalnych ekstraktów tej przyprawy za pomocą pary wodnej nastręcza znaczne trudności z powodu żelowania skrobi, której ta przyprawa zawiera dość dużo.

Szałwia polecana jest nie tylko jako przyprawa aromatyczna, lecz także o wyjątkowo dużej aktywności bakteriostatycznej i bakteriobójczej. Skład jej olejków eterycznych, zwanych potocznie olejkiem szałwiowym (zawartość ok. 2,5%) jest bardzo złożony, chociaż wiadomo, że dominują w nim: α-tujon, 1,8-cineol, kamfora, borneol i β-pinen. Wydestylowane z para wodną olejki eteryczne szałwii działają głównie na bakterie z grupy Bacillus (B. cereus, B. megatherium, B. subtilis) oraz Aeromonas i Klebsiella. Ponadto olej szałwiowy z Salvia triloba już przy stężeniu 0,05 mg/ml powstrzymuje wzrost Staphylococcus aureus i znacznie ogranicza wzrost Escherichia coli (Paula i in., 2007). Właściwości przeciwutleniające szałwii wynikają głównie z występowania w niej terpinenu, terpineolu, mircenu, kamfenu, beta-sitosterolu i kwasu askorbinowego (Suhaj, 2006).

Olejki przypraw inhibują wzrost bakterii Gram-dodatnich już przy stężeniu ok. 40 mg/kg, a bakterii Gram-ujemnych przy większych stężeniach. Także niektóre patogeny wymagają stosowania większych stężeń olejków eterycznych. Np. w przypadku Listeria monocytogenes inhibujące stężenie mieszaniny olejków eterycznych może dochodzić nawet powyżej 0,2% (Mendoza-Yepes i in., 1997). Działanie to jednak zależy od wielu czynników, a przede wszystkim od składu jakościowo-ilościowego olejków i mechanizmu ich interakcji z drobnoustrojem. Na Listeria monocytogenes najefektywniej działają olejki tymianku, goździków i pieprzu angielskiego (Pimenta officinalis) (Singh i in., 2003). Kwas cynamonowy działa silniej na L. monocytogenes, niż kwas benzoesowy. Natomiast Pseudomonas fluorescens jest wyjątkowo oporny na działanie olejków roślinnych (Mendoza-Yepes i in., 1997).

Niektóre przyprawy (np. goździki, cynamon) skutecznie hamują powstawanie biogennych amin (histamina, kadaweryna, putrescyna i inne) w mięsie ryb tłustych, ponieważ ograniczają wzrost bakterii odpowiedzialnych za ich powstawanie, jak Enterobacter aerogenes i Morganclhi morganii. Natomiast inne popularne przyprawy, jak pieprz czarny, ziele angielskie, gałka muszkatołowa, tymianek, prawie nie wykazują takich zdolności (Wendakoon i Sakaguchi, 1992).

Rola przypraw naturalnych jest ciągle jeszcze niedoceniana w technologii wędzenia żywności i zwykle ograniczana do celów smakowo-zapachowych, podczas gdy przyprawy naturalne i ich ekstrakty mogą być także skuteczną alternatywą dla wielu syntetycznych konserwantów i przeciwutleniaczy. Aktywność antymikrobiologiczna i przeciwutleniają¬ca przypraw zależy jednak nie tylko od ich składu chemicznego, lecz również od produktu, do którego są dodawane, a także od postaci w jakiej występują. W technologii wędzenia najczęściej stosuje się przyprawy w naturalnym stanie botanicznym (nasiona, kwiaty, liście itp.), przyprawy mielone oraz różnego rodzaju ekstrakty (destylaty) przypraw. Ze względu na hydrofobowy charakter większości naturalnych przeciwutleniaczy, największą aktywność przeciwutleniającą mają ekstrakty olejowe (z wyjątkiem cebuli), następnie ekstrakty alkoholowe, a najmniejszą ekstrakty wodne przypraw.

 

 

Te ostatnie powinny być więc dodawane w odpowiednio większym stężeniu (> 1%), podczas gdy ekstrakty olejowe są skuteczne już przy stężeniach 0,02-0,05%. Z ekstraktów wodnych najsilniejsze właściwości przeciwutleniające w stosunku do oleju rybnego ma imbir, a w mniejszym stopniu rozmaryn, liść laurowy, czosnek, szałwia i cebula.

Dobór przypraw przeważnie polega na tradycyjnej wiedzy kulinarnej i metodzie „prób i błędów". Najczęściej stosowanymi przyprawami są: pieprz czarny, ziele angielskie, cynamon, goździki, kolendra, liść laurowy, imbir, gałka muszkatołowa. Np. do solankowania pstrąga wędzonego na gorąco poleca się liść laurowy, ziele angielskie, pieprz, rozmaryn lub wywar z warzyw. Przyprawy, oprócz goździków i liścia laurowego, miele się do wielkości ziarna 1-2 mm i dokładnie miesza z solą i cukrem. Goździki pozostawia się w postaci naturalnej, a liść laurowy w postaci nieznacznie połamanej.

Częstym dodatkiem funkcjonalnym w technologii wędzonej żywności są również warzywa przyprawowe, szczególnie cebula i czosnek.

 

2.2.4. Warzywa przyprawowe

 

Do najczęściej stosowanych warzyw przyprawowych należy czosnek i cebula. Można je stosować w postaci surowej, suszonej lub wywarów. Najlepsze wyniki daje stosowanie warzyw surowych, o naturalnej barwie, bez oznak wyrośnięcia, zapleśnienia, stęchlizny, uszkodzenia, obcego za¬pachu itp. W stanie surowym czosnek najlepiej przechowuje się w temp. -3°C i wilgotności powietrza od 60 do 70%, a cebula w temp. 0-1°C i wilgotności względnej powietrza od 70 do 75% (Świetlikowska, 1995). Aby zapewnić dłuższe przechowywanie, warzywa przyprawowe mogą być przygotowane w postaci marynowanej, mrożonej po blanszowaniu lub w postaci pasteryzowanego, świeżo wyciśniętego soku. Suszenie rozpyłowe soku lub miazgi czosnkowej z maltodekstryną umożliwia zachowanie powyżej 86% lotnych związków, a stopień zachowania aktywności przeciwbakteryjnej wynosi 58,8-91% (Skąpska, 1996).

 

Czosnek pospolity (Allium sativum L.)

 

Surowcem są cebule czosnku (Bulbus Allii sativi recens], zwane popularnie główkami, złożone z 5-15 małych cebulek nazywanych ząbkami. Przed użyciem należy je pozbawić łuskowatych, białawych okryw i pokroić na drobniejsze kawałki lub rozetrzeć. Tak przygotowany czosnek następnie dodaje się razem z innymi przyprawami tło solanki

do solankowania ryb, peklowania mięsa lub sporządzania solanek nastrzykowych. W przypadku pstrąga optymalne zużycie czosnku na 100 kg solanki wynosi 1,0-1,5 kg.

Działanie czosnku jest wielorakie, a jego właściwości zdrowotne są powszechnie znane (Ożarowski i Jaroniewski, 1989; Petesch i Sumiyoshi, 1999; Corzo-Martinez i in., 2007). Z technologicznego punktu widzenia najcenniejsze są jego właściwości smakowo-zapachowe i bakteriobójcze. Czosnek zawiera ponad 40 substancji lotnych, wśród których dominują związki mono-, di- i trisulfidowe (Yu i in., 1989). Podstawowym związkiem macierzystym jest allina (sulfotlenek S-allicysteiny), która pod wpływem enzymu allinazy, uwolnionego z uszkodzonych komórek, rozpada się na silnie zapachowy i bakteriobójczy związek zwany allicyną (sulfotlenek disiarczku dwuallilowego). Poza tym czosnek zawiera wiele innych substancji o działaniu antybiotycznym, jak: metyl-metanetiosulfinat (MMTSO), skordynina, garlicyna i inne. Fitoncydy czosnku wykazują silniejsze działanie bakteriobójcze niż fenol, sublimat lub penicylina (Ożarowski i Jaroniewski, 1989). Wyciąg wodny czosnku wykazuje najsilniejsze działanie antymikrobiologiczne przy stężeniu 10-15% (Oliveria i in., 2005), lecz nawet w rozcieńczeniu 1 : 15 000 stwierdza się jeszcze działanie antybiotyczne w stosunku do niektórych drobnoustrojów (Grzybowski i Urban, 1983). Wrażliwość drobnoustrojów na fitoncydy czosnku jest zróżnicowana. Najmniej oporne są drożdże, których rozwój ulega znacznemu zahamowaniu już w stężeniu 0,1% wodnego ekstraktu czosnkowego, a w stężeniu 1% w ogóle się nie rozwijają. Mniej oporne są pleśnie, których wzrost hamowany jest całkowicie w stężeniu ok. 5% ekstraktu (Grzybowski i Urban, 1983). Z trzech gatunków pleśni Aspergillus niger jest najmniej oporny, a A. fumigatus najbardziej oporny na fitoncydy czosnku (Yin i Tsao, 1999). Odporne na fitoncydy czosnku są takie bakterie, których minimalne stężenie inhibujące (MSI) wynosi 4-10% czosnku przy 80% redukcji populacji. Np. dla Escherichia coli MSI wynosi 3,95%, Staphylococcus aureus 5%, Salmonella typhi 7%, a dla Listeria monocytogenes 8,8%, podczas gdy przy 85% redukcji tego ostatniego patogenu wzrasta do 10% czosnku (Kumar i Berwal, 1998). Najbardziej opornymi na fitoncydy czosnku są bakterie z grupy Leuconostoc, wyizolowane z powierzchni tego warzywa, które przy 10% stężeniu ekstraktu wykazują jeszcze oznaki wzrostu lub przeżycia (Kyung i in., 1996).

Zaletą czosnku jako konserwanta jest skuteczne działanie w szerokim zakresie pH. W przeciwieństwie do znanych konserwantów (np. sorbinianu potasu) wykazuje on równie dobrą, a nawet nieco lepszą aktywność antymikrobiologiczną w środowisku obojętnym lub nawet lekko zasadowym niż w środowisku kwaśnym (Kim i in., 2004). Ponadto czosnek wykazuje dużą aktywność przeciwutleniającą, co zwiększa jego przydatność jako naturalnego konserwanta wędzonej żywności.

 

Cebula zwyczajna (Allium cepa L.)

 

Do przyprawiania i konserwowania wędzonej żywności najlepiej nadaje się cebula o mniej lub bardziej ostrym smaku (np. Wolska, Żytawska), biała w przekroju, bez zazielenionych wewnętrznych liści. Nie powinna ona mieć skłonności do pękania, tendencji do gnicia lub wyrastania w szczypior podczas przechowywania. Do suszenia pożądane są odmiany o nieciemniejącym po wysuszeniu miąższu oraz o smaku ostrym ze względu na używanie suszu jako przypraw (Świetlikowska, 1995).

Zdrowotne właściwości cebuli zostały wyczerpująco opisane w książce Ożarowskiego i Jaroniewskigo (1989) oraz w artykule przeglądowym Corzo-Martfnez i in. (2007). Swoisty aromat i smak cebuli zależy od zawartości licznych związków siarkowych, dipeptydów i olejków eterycznych. Dotychczas wydzielono kilkadziesiąt związków lotnych z parą wodną z cebuli surowej i ponad 120 z cebuli podsmażonej (Ledl, 1975). W powietrznej warstwie nadpowierzchniowej cebuli zidentyfikowano 27 związków (Kallio i Salorinne, 1990). Głównymi prekursorami smaku i aktywności antymikrobiologicznej cebuli są sulfotlenki: S-propenyl-, S-propyl- i S-allyl-L-cysteiny, o nazwie potocznej odpowiednio: izoallina, propiina i allina, które pod wpływem allinazy - uwalnianej podczas krojenia i miażdżenia cebuli przechodzą w siarkowe związki lotne zwane fitoncydami. Właściwości przeciwutleniające cebula zawdzięcza występowaniu flawonoidów, głównie kwercetyny, izoramnetyny i kamferolu (Marotti i Piccaglia, 2002), których zawartość w częściach jadalnych wynosi ok. 60 mg/kg (Bilyk i in., 1984).

W porównaniu z czosnkiem, cebula nie ma tak silnych właściwości antymikrobiologicznych i przeciwutleniających, za to jest warzywem tańszym i dostępniejszym, może być więc stosowana w większych ilościach. Optymalna zawartość cebuli w solankach do solankowania ryb wędzonych na gorąco wynosi 1,5-2 kg/100 1. W produkcji wędlin z mięsa rozdrobnionego cebula jest podstawowym surowcem pomocniczym kształtującym smak i zapach tych wyrobów.

 

2.3. Preparaty białkowe

 

Mimo że większość wędzonych produktów należy do żywności wysokobiałkowej, preparaty białkowe są dość często stosowane jako dodatki funkcjonalne. Zapewniają one odpowiednią wodochłonność mięsa po obróbce cieplnej, oddziałują na teksturę, a w niektórych przypadkach są również źródłem substancji konserwujących (np. lizozym z białka jaj w serach wędzonych), smakowych lub przeciwutleniających. Podstawową cechą preparatów białkowych jako dodatków funkcjonalnych powinna być duża termostabilność białek, a przynajmniej znacząco większa niż rodzimych białek produktu. Gdy te ostatnie ulegają denaturacji, białka preparatu przejmują funkcję wiązania wody, zagęszczania układu, emulgowania tłuszczu i in. Dlatego funkcjonalne preparaty białkowe składają się przeważnie z białek o wyjątkowych właściwościach fizykochemicznych (np. izolaty sojowe) lub z hydrolizatów białkowych (np. hydrolizaty kolagenu).

Globuliny białek sojowych pod wpływem ogrzewania zachowują się odmiennie niż białka mięśniowe. Krótkie ogrzewanie (do 5 min) roztworu globulin sojowych w temp. 100°C (pH 7,6; siła jonowa 0,5) przyspiesza zwiększenie ich lepkości świadczące o powstawaniu rozpuszczalnych agregatów. W miarę dalszego ogrzewania wielkość agregatów się zwiększa, co w rezultacie powoduje pełne strącenie (żelowanie) frakcji 7S i połowy frakcji 11S (po ok. 7 min ogrzewania). Jednak druga połowa frakcji 11S ulega przekształceniu we frakcję o małej wartości sedymentacyjnej (3-4S), która pozostaje w roztworze w postaci rozpuszczonej nawet po 30 min ogrzewania (Kołakowski, 1984).

Częściowa hydroliza kolagenu umożliwia otrzymanie preparatów o dostatecznej rozpuszczalności w wodzie, oporności na łagodne ogrzewanie i dużej zdolności do żelowania po schłodzeniu produktu.

Preparaty białkowe są częstym składnikiem solanek nastrzykowych, stosowanych podczas wędzenia żywności.

 

Opracowanie: prof. dr hab.inż. Edward Kołakowski

Zdjęcie: własność WB

[Pawel299]

Coś nie pasuje mi. Temat nie powinien brzmieć ,,Surowce pomocnicze w peklowaniu żywności?? Chyba ze te surowce używamy w procesie wędzenia??