Bezpieczeństwo zdrowotne wyrobów mięsnych.

[Maxell]

Bezpieczeństwo zdrowotne wyrobów mięsnych

 

Wyroby mięsne należą do żywności pochodzenia zwierzęcego charakteryzującej się dużą zawartością pełnowartościowego białka. Zawierają również tłuszcze, węglowodany a także składniki mineralne. Są ponadto dostarczycielem niektórych witamin i  wartościowych związków bioaktywnych. W wyniku działania technologicznego oraz wpływu pewnych czynników środowiskowych, mięso i jego przetwory mogą stać się jednak źródłem szkodliwych dla zdrowia człowieka związków chemicznych wykazujących właściwości mutagenne lub kancerogenne.

 

Zawartość w wyrobach mięsnych najważniejszego żywieniowo składnika, jakim jest pełnowartościowe białko, decyduje o tym, że stają się one jednym z najbardziej cennych produktów żywnościowych. Białko występujące w mięsie i jego przetworach jest lekko strawne i łatwo przyswajalne a zarazem charakteryzuje się dużą wartością odżywczą i biologiczną. Dostarczane człowiekowi w postaci składnika wyrobów mięsnych wprowadza do organizmu wszystkie niezbędne aminokwasy (aminokwasy egzogenne). Z tej grupy aminokwasów obecnych w mięsie i jego przetworach znacząco można wyodrębnić grupę trzech szczególnie cennych aminokwasów charakteryzujących się specyficznymi właściwościami i rozgałęzioną budową strukturalną cząsteczek (leucyna, izoleucyna, walina), określanych jako BCAA (Branched chain amino acid). O dużej wartości odżywczej białka mięsa świadczy również wysoki poziom wskaźnika EAA (Essentials amino acid), który określa ilość 8 egzogennych, niezbędnych dla funkcjonowania organizmu aminokwasów. Wartość ta dla mięsa (chuda wołowina, mięśnie piersiowe z kurczaka) sięga poziomu 41%. Równocześnie przy tym wartość wyróżnika PER (Protein efficiency ratio) dla białka mięsa jest zbliżona do poziomu typowego dla białka jajecznego i wynosi 2,9. Białka mięsa charakteryzują się także wysokim wskaźnikiem NPU (Net protein utylization), który w przypadku wołowiny wynosi 73. Białka mięsa, w porównaniu z białkami roślinnymi cechują się także wyższą wartością parametru BV (Biological value), która mieści się w przedziale 74,3- 80,0.

Mięso i jego przetwory dostarczają także niektórych witamin (B₁, B₂, B₆, B₁₂, B₅, B₉). Szczególnie istotny jest fakt, że wyroby mięsne są jedynym naturalnym źródłem witaminy B₁₂ (kobalamina). Jednocześnie są one dobrym źródłem makroelementów (Ca, P) i pierwiastków śladowych (Fe, Zn, Cu), z których szczególnie bardzo istotne jest żelazo wykazujące aktywność biologiczną, ponieważ występuje w postaci kationu Fe+2. Do bardzo korzystnych żywieniowo substancji obecnych w mięsie, a określanych jako związki bioaktywne, należą: L- karnityna, tauryna, karnozyna, anseryna, kreatyna, glutation i koenzym Q10 (CoQ10). Mięso przeżuwaczy a szczególnie zawarty w nim tłuszcz dostarcza ponadto sprzężonego kwasu linolowego (CLA), który wykazuje cenne działanie prozdrowotne w organizmie człowieka. Mięso i jego przetwory ze względu na fakt, że dostarczają niezbędne dla organizmu człowieka składniki odżywcze oraz substancje działające prozdrowotnie, muszą charakteryzować się odpowiednio wysoką jakością i zarazem bezpieczeństwem zdrowotnym. Zagrożeniem ze strony mięsa i jego przetworów może jednak być obecność w nich szkodliwych dla zdrowia substancji toksycznych, z których najgroźniejszymi są związki mutagenne (czynniki zdolne do uszkodzenia DNA) i substancje kancerogenne (czynniki przyczyniające się do rozwoju chorób nowotworowych). Do szkodliwych dla człowieka związków a potencjalnie mogących występować w mięsie i jego przetworach są substancje celowo dodane, względnie produkty będące wynikiem przeprowadzonych procesów technologicznych lub powstałe w wyniku niekorzystnego działania drobnoustrojów. Zagrożeniem może być także obecność mikroorganizmów chorobotwórczych, co może skutkować zawartością w mięsie i jego przetworach wytworzonych przez drobnoustroje niebezpiecznych toksyn. Wyroby mięsne mogą być także zanieczyszczone wieloma substancjami pochodzącymi z pasz oraz z otaczającego środowiska, które przedostają się do tkanek organizmów zwierząt rzeźnych w czasie prowadzonej hodowli. Substancje te trafiają następnie do mięsa, a w konsekwencji również do przetworów mięsnych.

 

Zagrożenia mikrobiologiczne

 

Dla zagwarantowania bezpieczeństwa konsumentom spożywającym wyroby mięsne bardzo duże znaczenie ma aspekt biologiczny, a szczególnie mikrobiologiczny tych wyrobów. Zanieczyszczenia mikrobiologiczne produktów mięsnych mogą mieć dwojaki charakter, a mianowicie pierwotny- pochodny surowca zwierzęcego oraz wtórny- powstały w trakcie obróbki technologicznej i w czasie przechowywania wyrobów. Mięso i przetwory mięsne są ważnym potencjalnym źródłem infekcji i przyczyną występowania chorób wywoływanych przez bakterie z rodzaju Campylobacter, Salmonella, Yersinia, Escherichia i Listeria. Mięso w sposób naturalny jest bowiem dobrą pożywką dla rozwoju tych mikroorganizmów (duża zawartość białka, ilość dostępnej wody, wartość pH). Drobnoustroje, będące najczęściej mikroflorą saprofityczną, ale nierzadko także chorobotwórczą, trafiają do mięsa najczęściej z powierzchni skóry zwierząt rzeźnych oraz z treści pokarmowej. Stopień zakażenia zależy więc w dużym stopniu od stosowanej metody i techniki uboju oraz od zastosowanych zabiegów technologicznych. Z powierzchni tusz zwierząt rzeźnych wyodrębnia się często bakterie z rodzaju Pseudomonas, Escherichia, Micrococcus, Streptococcus, Proteus, Bacillus i Clostridium. Mogą także występować drobnoustroje chorobotwórcze z rodzaju Salmonella oraz szczepy Yersinia enterocolitica. W przypadku mięsa drobiowego pojawia się szczególnie mikroflora pochodząca z piór ptaków, skóry i przewodu pokarmowego. Wyodrębnia się najczęściej szczepy Staphylococcus aureus oraz bakterie z rodzaju Moraxella, Aerobacter, Achromobacter, Corynebacterium, Listeria, Pseudomonas, Serratia, Brochotrix, Bacillus i Klebsiella. Wśród bakterii izolowanych z tuszek drobiowych istotny problem stanowią przede wszystkim pałeczki z rodzaju Salmonella oraz szczepy bakterii Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens i Escherichia coli. Źródłem zakażeń mięsa i jego przetworów są także powierzchnie produkcyjne, powietrze, przyprawy, dodatki, woda oraz opakowania.

Niektóre drobnoustroje obecne w wyrobach mięsnych mogą wywoływać zatrucia typu:

 

• infekcji: Listeria monocyt ogenes, Salmonella spp., Escherichia coli,

• intoksykacji: Staphylococcus aureus , Clostridium botulinum,

• toksyno-infekcji: Clostridium botulinum, Escherichia coli.

 

Dla zapewnienia wysokiej jakości mikrobiologicznej mięsa i jego przetworów, przy równoczesnym zagwarantowaniu bezpieczeństwa żywieniowego, niezbędne jest przestrzeganie w procesie technologicznym zasad Dobrej Praktyki Higienicznej oraz Dobrej Praktyki Produkcyjnej. Zasady te należy realizować począwszy od przygotowania zwierząt rzeźnych do uboju aż do wytworzenia finalnego wyrobu. W myśl tych zasad w procesie produkcyjnym należy eliminować każde zagrożenie mikrobiologiczne, które skutkować może różnymi nieprzewidzianymi nieprawidłowościami i zanieczyszczeniem mikrobiologicznym.

 

Substancje dodatkowe a zdrowotność wyrobów mięsnych

 

Substancje dodatkowe stosowane w przetwórstwie mięsa stosuje się w celu przedłużenia przydatności do spożycia produkowanych wyrobów, zapobiegania niekorzystnym zmianom jakościowym, poprawy atrakcyjności konsumenckiej, zwiększenia wydajności produkcyjnej, ułatwienia przeprowadzenia procesów technologicznych oraz zwiększenia ich efektywności. Niektóre ze stosowanych substancji w pewnych uwarunkowaniach są jednak szkodliwe dla zdrowia człowieka i wpływają na bezpieczeństwo zdrowotne wyrobów mięsnych. Do substancji takich należą powszechnie stosowane w procesie peklowania azotany i azotyny oraz wpływające pozytywnie na efektywność produkcji sole fosforanowe. Z grupy stosowanych środków peklujących szczególnym zagrożeniem zdrowotnym są głównie azotyny, których resztkowa pozostałość w wyrobach mięsnych kształtuje się na poziomie 5-20% wyjściowej ich ilości wprowadzonej do mięsa i tylko ta ich część stanowi zagrożenie natury zdrowotnej. Azotany stają się natomiast zagrożeniem wynikającym przede wszystkim z faktu, że są one prekursorami azotynów. Negatywne skutki obecności azotynów wynikają z ich reagowania z aminami drugo-i trzeciorzędnymi pochodzącymi z rozkładu białek, co prowadzi do powstawania rakotwórczych N- nitrozoamin. Ilość tych związków koreluje dodatnio z zawartością w wyrobach wolnych azotynów, a ich tworzeniu sprzyja szczególnie agresywna obróbka termiczna (grillowanie, smażenie), tj. obróbka w temperaturze powyżej 170°C.

Obecność znacznych ilości azotynów w wyrobach mięsnych sama w sobie wywiera także określone negatywne skutki toksykologiczne, prowadzące do zatruć pokarmowych.

Sole te obniżają ponadto wartość odżywczą wyrobów mięsnych, poprzez zmniejszenie przyswajalności β- karotenu, witamin z grupy B oraz białek. Działania technologiczne powinny więc iść w kierunku zmniejszenia poziomu resztkowej ilości azotynów w wyrobach mięsnych. W praktyce dokonuje się to poprzez zdynamizowanie mechanizmu peklowania stosując dodatek kwasów askorbinowych i ich soli sodowych. Innym rozwiązaniem jest wprowadzanie do praktyki technologicznej alternatywnych metod peklowania polegających na stosowaniu tylko azotanu, będącego składnikiem surowców roślinnych i substancji naturalnych wspomagających proces peklowania zawierających kwasy organiczne oraz cukry redukujące. Technologie takie w praktyce pozwalają na zredukowanie resztkowej zawartości środków peklujących w wyrobach mięsnych, w tym szczególnie szkodliwych azotynów. Jako dozwolone dodatki funkcjonalne w przetwórstwie mięsa szczególne miejsce zajmują sole fosforanowe, które swoje szerokie zastosowanie zawdzięczają specyficznemu oddziaływaniu na białka mięśniowe. Ich przydatność w przetwórstwie wynika ponadto z wpływu na usprawnienie procesu technologicznego i poprawiania wyróżników jakościowych produkowanych z ich dodatkiem wyrobów. Substancje te wykazują również działanie antyoksydacyjne i zapewniają lepszą jakość mikrobiologiczną wyrobów wytworzonych z ich dodatkiem. 

Mimo tylu przydatnych cech przypisuje się fosforanom jednak pewne negatywne oddziaływanie na organizm ludzki. Ich nadmiar przyczynia się bowiem do niekorzystnego obniżania poziomu wapnia i magnezu w organizmie, prowadzącego skrajnie do zmian w układzie kostnym. Nadmiar wprowadzonego fosforu do organizmu człowieka powoduje również innego typu zakłócenia metaboliczne. Stosując sole fosforanowe należy więc ograniczyć ich dodatek do minimalnego poziomu, gwarantującego wyłącznie uzyskanie zakładanego efektu technologicznego a zarazem kształtującego poprawny bilans wapniowo- fosforowy w organizmie człowieka.

 

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

 

Wyroby mięsne, a w tym szczególnie te wędzone, mogą być zanieczyszczone związkami organicznymi, które wykazują niekorzystną tendencję do biokumulacji i charakteryzują się długim okresem półtrwania w środowisku. Istotną grupę takich związków stanowią substancje powstające w procesie wędzenia lub/i grillowania, które zostały naukowo uznane za szkodliwe dla zdrowia. Należą do nich wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), określane jako Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAH). Związki te tworzą się podczas pirolizy materii organicznej w szerokim zakresie temperatur, począwszy już od 250oC. Ich prekursorami są powszechnie występujące w wyrobach mięsnych lipidy, których wyeliminowanie jest trudne w praktyce do zrealizowania.

Szkodliwość substancji z grupy WWA wynika przede wszystkim z faktu, że niektóre molekuły tych związków wykazują zdolność tworzenia adduktów z DNA (markery uszkodzenia materiału genetycznego), co sprawia, że mogą one oddziaływać na replikację komórki. Związkom tym udowodniono, związane z takim działaniem, właściwości genotoksyczne, mutagenne i kancerogenne. Najbardziej poznanym, a w rezultacie przyjętym jako wskaźnikowy węglowodór z grupy WWA został benzo[a]piren (BaP). Dla oceny bezpieczeństwa zdrowotnego wyrobów narażonych na tworzenia się węglowodorów z grupy WWA, czyli przetworów wędzonych i grillowanych, monitoruje się również w nich sumaryczną zawartość innych związków z grupy WWA, do których, poza benzo[a]pirenem, zalicza się benzofluoranten (BbF), benzo[a]antracen (BaA) oraz chryzen (Ch). Wszystkie te związki wykazują aktywność rakotwórczą i ich oznaczenie jest obiektywnym wskaźnikiem oceny bezpieczeństwa żywieniowego wyrobów wędzonych i grillowanych.

W celu ograniczenia występowania węglowodorów z grupy WWA w wyrobach mięsnych należy proces wędzenia prowadzić w warunkach kontrolowanych. Dla bezpiecznego oddziaływania tego procesu na wyroby wędzone niezbędne jest przestrzeganie osiąganej maksymalnej granicznej temperatury w fazie utleniania lotnych składników dymu na poziomie wynoszącym 325°C. Duże znaczenie, poza temperaturą, ma również czas wędzenia, rodzaj użytego surowca dymotwórczego oraz ilość dostępnego tlenu do miejsca spalania (procesu pirolizy drewna). Dla powstawania zagrożeń związanych z tworzeniem się węglowodorów z grupy WWA istotne znaczenie ma zbyt długi czas wędzenia, stosowanie drewna miękkiego i nadmierny dostęp tlenu. Dym wędzarniczy otrzymywany z drewna miękkiego zawiera więcej substancji żywicznych tworzących sadzę, której cząsteczki są swoistym transporterem związków z grupy WWA. Nie bez znaczenia dla powstawania węglowodorów z grupy WWA są także czynniki związane z samą budową komory wędzarniczej i konstrukcją dymogeneratorów oraz szybkość przepływu dymu przez strefę wędzenia w komorze. Największym zagrożeniem w zakresie techniki wytwarzania dymu wędzarniczego jest stosowanie komór ogniowych, w których dym powstaje w wyniku spalania szczap drewna w palenisku umiejscowionym bezpośrednio w komorze wędzarniczej.

Zawartość węglowodorów z grupy WWA w wędzonych wyrobach mięsnych koreluje dodatnio z wielkością i grubością batonów wytwarzanych produktów. Ryzyko dużej kumulacji tych związków występuje w przypadku wędzenia wyrobów o dużej powierzchni chłonnej a jednocześnie przy małej masie batonów oraz małym ich przekroju. Stopień kumulacji związków z grupy WWA uzależniony jest także od rodzaju zastosowanej osłonki (przepuszczalność), jako naturalnej bariery dla tych związków. Jednocześnie ilość gromadzonych się związków z grupy WWA determinowana jest zawartością i rodzajem obecnego tłuszczu w składzie wyrobów mięsnych. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne mają bowiem charakter lipofilny i hydrofobowy, a dodatkowo ich kumulacji sprzyja obecność nienasyconych kwasów tłuszczowych. W przypadku grillowanych wyrobów mięsnych na zawartość powstających węglowodorów z grupy WWA, poza temperaturą, rzutuje czas trwania obróbki, rodzaj stosowanego urządzenia oraz rodzaj i ilość obecnego tłuszczu (technologicznie dodany, wytopiony).

Z technologicznego punktu widzenia skutecznymi zabiegami ograniczającymi ilość węglowodorów z grupy WWA w wyrobach mięsnych jest przestrzeganie zasad dobrej praktyki technologicznej w zakresie organizacji procesu wędzenia oraz stosowanie alternatywnych metod wędzenia przy użyciu preparatów dymu wędzarniczego w płynie, względnie dodawania do wyrobów mięsnych aromatów dymu wędzarniczego na etapie produkcji. Alternatywne metody wędzenia polegające na stosowaniu wymienionych produktów (dymy wędzarnicze w płynie, aromaty dymu ), które są pozbawione zanieczyszczeń wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi i dlatego nie wprowadzają ich do wyrobów mięsnych.  

W procesie grillowania wyrobów mięsnych niezbędne jest ograniczanie w czasie działania wysokiej temperatury obróbki do niezbędnego minimum oraz wyeliminowanie przy tym ryzyka kapania tłuszczu na rozżarzony węgiel drzewny. Poprawie bezpieczeństwa zdrowotnego wyrobów grillowanych służy stosowanie grilli elektrycznych lub gazowych, zastępujące tradycyjne grille węglowe. Dobrym, alternatywnym rozwiązaniem w tym zakresie jest ponadto prowadzenie grillowania w urządzeniach zasilanych węglem drzewnym, ale z wykorzystaniem aluminiowych tacek, eliminujących zjawisko ściekania tłuszczu.

 

Dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle

 

Coraz poważniejszym problemem dotyczącym zdrowotności mięsa i przetworów mięsnych jest zwiększający się poziom dioksyn i dioksynopodobnych polichlorowanych bifenyli (dl- PCB- Polychlori-nated Biphenyls). Związki te są uważane za jedne z najbardziej niebezpiecznych dla organizmu ludzkiego ze względu na swoje właściwości chemiczne, trwałość i oporność na degradację. Substancje te dostają się do mięsa z pasz, wody i powietrza oraz powstają w trakcie agresywnej obróbki termicznej (głównie grillowanie, pieczenie, smażenie). Źródłem tych związków może być także dym wędzarniczy, z którego wyodrębnia się 2,3,7,8- tetrachlorodibenzo-p–dioksynę. Przyjmuje się jednak, że głównym źródłem zakażenia dioksynami i substancjami dl- PCB mięsa jest spożywanie przez zwierzęta rzeźne skażonej paszy i picie skażonej wody. Należące do ksenobiotyków substancje trafiają wtedy do organizmów zwierząt i ulegają przemianom metabolicznym oraz biokumulacji w tkankach.

Do tkanek zwierzęcych mogą także trafiać przez układ oddechowy lub przez skórę. Walka z tymi zanieczyszczeniami musi być więc skierowana na ograniczenie i eliminowanie tych substancji z otaczającego środowiska. Jest to do zrealizowania, ponieważ obecność dioksyn i związków dl- PCB w otaczającym środowisku jest zawsze związana z działalnością człowieka. Źródłem tych analitów w przyrodzie są bowiem procesy spalania substancji organicznych, w tym tworzyw sztucznych zawierających w swoim składzie chlor. Substancje te uwalniają się również w procesach spalania odpadów i są produktami ubocznymi w wielu różnych procesach chemicznych.

 

Nitrozoaminy i aminy biogenne

 

Jak już wspomniano, wprowadzane do mięsa w trakcie procesu peklowania azotany i azotyny mogą ulegać przemianom polegających na reagowaniu z drugo- i trzeciorzędnymi aminami pochodzącymi z rozkładu białek. Tworzą się wówczas związki określane jako N-nitrozoaminy, które wykazują właściwości rakotwórcze. Ilość tych związków w pełni koreluje z zawartością wolnych azotynów w wyrobach mięsnych i dlatego działania wytwórców muszą iść w kierunku redukowania ilości dodawanych azotynów w procesie peklowania.

Szczególnie niebezpieczną przesłanką dla obniżenia jakości zdrowotnej peklowanych wyrobów mięsnych jest obrabianie ich w temperaturze powyżej 170°C (grillowanie, smażenie). Powstawanie związków z grupy nitrozoamin zachodzić może także w trakcie wędzenia, przy współudziale azotynów obecnych w wyrobach i za pośrednictwem nitrofenoli. Kancerogenne N-nitrozoaminy mogą także powstawać w przypadku obecności w mięsie i jego przetworach biogennych amin (Biogenic amines), które są ich prekursorami. Problem ten dotyczy w praktyce jednak tylko mięsa surowego i wędlin surowych dojrzewających.

 

Heterocykliczne aromatyczne aminy

 

W określonych warunkach temperaturowych (wysoka temperatura) tworzą się w trakcie obróbki mięsa heterocykliczne aminy aromatyczne (Heterocyclic aromatic amines-HAA). Związki te zaczynają już powstawać po przekroczeniu temperatury 100°C, ale dynamika ich tworzenia się wzrasta dopiero w trakcie trwania smażenia, grillowania i pieczenia w wysokiej temperaturze, szczególnie mięs czerwonych. Synteza heterocyklicznych aromatycznych amin jest bowiem silnie dodatnio skorelowana ze wzrostem temperatury obróbki. Ich powstawaniu sprzyja obecność wolnych aminokwasów, w tym głównie kreatyny. Aminokwasy, wraz ze związkami azotowymi (zasady purynowe i zasady pirymidynowe) i ich nukleozydami, stanowią istotne substancje, będące prekursorami związków z grupy HAA.

Z drugiej strony powstawaniu heterocyklicznych amin aromatycznych zapobiegają flawonoidy, witamina C, witamina E, katechiny i kwas kawowy. Natomiast udział cukrów prostych w tworzeniu się związków z grupy HAA nie jest jednoznaczny, chociaż glukozie przypisuje się współudział w syntezie heterocyklicznych amin. Rola sacharydów jest więc w tym procesie trudna do precyzyjnego określenia, a wynika to ze złożoności całego procesu i braku w pełni naukowego wyjaśnienia mechanizmu tworzenia związków HAA.   W celu ograniczenia ryzyka tworzenia się heterocyklicznych amin aromatycznych należy procesy obróbki termicznej przebiegające w temperaturze przekraczającej 100°C prowadzić w warunkach w pełni kontrolowanych i w czasie wyłącznie niezbędnym do uzyskania właściwego efektu jakościowego. Obróbka sterylizacyjna powinna natomiast przebiegać w warunkach prowadzących tylko do osiągnięcia jałowości handlowej obrabianych konserw, wyznaczonej w oparciu o zakładany wynik pomiaru wartości sterylizacyjnej F₀. W praktyce dla tej grupy wyrobów nie należy przekraczać poziomu F₀ wynoszącego 6 minut.

 

Autor: dr inż. Jerzy Wajdzik