[Ciekawe] Zmiany zachodzące w czasie przechowywania mięsa

[Maxell]

Zmiany zachodzące w czasie przechowywania mięsa

 

Bogaty skład chemiczny mięsa sprawia, że w czasie jego przechowywania bardzo często występują zmiany natury chemicznej (utlenianie tłuszczu) czy fizycznej (zmiana barwy). Oprócz czynników zewnętrznych (dostęp do tlenu czy zwiększenie powierzchni poprzez rozdrobnienie surowca) wpływających na występowanie niekorzystnych zmian jakości surowców mięsnych, duże znaczenie przypisuje się działalności różnorodnej mikroflory, wytwarzającej enzymy oraz różne metabolity, zmieniające środowisko. Poprzez wytwarzanie enzymów apolitycznych oraz  proteolitycznych przyczynia się ona również do procesów psucia się mięsa.

 

 

Mięso, ze względu na bogaty skład chemiczny, należy do surowców nietrwałych, których jakość zmienia się w trakcie przechowywania. Oznacza to, że jest ono podatne na naturalne, ciągłe i nieodwracalne przemiany fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne. Największe znaczenie dla jakości i bezpieczeństwa tego surowca mają zmiany mikrobiologiczne oraz chemiczne. Zepsuciu mięsa sprzyjają warunki odpowiednie dla większości drobnoustrojów, które można opisać za pomocą następujących parametrów: potencjał oksydoredukcyjny (E_h), pH, zawartość i aktywność wody (a_w), uwalnianie enzymów komórkowych w wyniku rozdrabniania surowca, niezwykle rozwinięta powierzchnia, często eksponowana na światło, tlen atmosferyczny oraz łatwo dostępna dla mikroorganizmów. Przemiany chemiczne mające miejsce podczas przechowywania mięsa to między innymi procesy utleniania, hydrolizy czy też reakcje brązowienia. Wśród tych przemian najważniejszą rolę w mięsie odgrywają procesy utleniania, którym mogą podlegać praktycznie wszystkie składniki żywności, a w szczególności - tłuszcze oraz barwniki.

 

Zmiany jakości tłuszczów w czasie przechowywania

 

 

Jakość tłuszczów zawartych w poszczególnych rodzajach surowców zależy od profilu kwasów tłuszczowych, w tym zawartości wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (określanych w skrócie jako WNKT) oraz od cech fizycznych tłuszczów charakterystycznych dla danego surowca. Wiadomo, że najbardziej podatne na procesy utleniania są tłuszcze zawierające wiązania nienasycone, a więc o wyższej wartości żywieniowej. Ponadto, każdy rodzaj mięsa posiada swoisty skład tłuszczów i charakterystyczne dla siebie proporcje pomiędzy ilością kwasów nienasyconych i nasyconych. Zależą one od wielu czynników, między innymi od gatunku zwierzęcia, części  tuszy, z której zostało pozyskane mięso czy rodzaju paszy podawanej zwierzętom za życia. Czynniki te mają wpływ na kierunek i tempo zmian oksydacyjnych zachodzących zarówno podczas przerobu i przechowywania, jak i przetwarzania mięsa.

Jakość handlowa i kulinarna mięsa zależy równocześnie od poziomu utlenienia tłuszczów, wzrastającego w miarę upływu czasu, co w konsekwencji może prowadzić do pogarszania się cech sensorycznych surowca oraz wytworzonego z niego produktu i ostatecznie do jego zepsucia. Reakcje zachodzące w tłuszczach określane są mianem jełczenia. Powodują one utratę wartości odżywczej, rozkład witamin i niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT), powstawanie związków toksycznych oraz niepożądanych zmian w barwie i smaku produktów. Dane literaturowe wskazują także, że często stosowany w przetwórstwie mięsa chlorek sodu może przyspieszać procesy oksydacyjne, zwłaszcza jeśli sól kuchenna zawiera zanieczyszczenia innymi chlorkami (MgCl₂, CaCl₂).

Najczęstszym rodzajem psucia się tłuszczu jest autooksydacja. Jest to reakcja rodnikowa przebiegająca pod wpływem tlenu atmosferycznego i prowadząca do rozpadu cząsteczek trójglicerydów, co powoduje powstawanie krótkołańcuchowych związków pochodnych. W pierwszym etapie autooksydacji dochodzi do wytworzenia wolnych rodników, następnie przyłączania do nich tlenu cząsteczkowego i powstawania nadtlenków, które ulegają dalszym przemianom. Produktami tych reakcji są głównie aldehydy, w mniejszej ilości - niższe kwasy tłuszczowe, alkohole i związki dwukarbonylowe. Oksydacja tłuszczów powoduje nie tylko pogarszanie wartości odżywczej, nasilające się w miarę długości okresu przechowywania, ale także nieakceptowane zmiany smaku i zapachu występujące w mięsie surowym oraz w mięsie poddanym obróbce termicznej.

Negatywny wpływ jełczenia oksydacyjnego na właściwości organoleptyczne tłuszczów zaznacza się wyraźnie dopiero w drugiej fazie tych przemian. Za niepożądane pod względem sensorycznym odchylenia jakości produktu są odpowiedzialne lotne związki karbonylowe - aldehydy i ketony, natomiast początkowe produkty oksydacji (nadtlenki i hydronadlenki) są bez smaku i zapachu.

Powstające w procesie utleniania wodoronadtlenki są bardzo nietrwałe i rozpadając się tworzą wiele związków krótkołańcuchowych, zawierających wiązania nasycone i nienasycone (węglowodory, aldehydy, ketony, estry, laktony, alkohole i etery). Związki te zwane są wtórnymi produktami oksydacji tłuszczów. Są one odpowiedzialne za specyficzny, nieprzyjemny smak i zapach zjełczałego tłuszczu. Próg ich wyczuwalności jest bardzo niski; rzędu ppm lub ppb dla aldehydów nienasyconych. Charakterystycznym wtórnym produktem utleniania jest dialdehyd malonowy, który jest związkiem toksycznym.
Obecność tego związku wykorzystuje się w praktyce w analitycznych metodach oznaczania stopnia utlenienia lipidów mięsa i produktów mięsnych.

Dodatkowo, próby modyfikacji składu tłuszczów w kierunku żywności funkcjonalnej i zwiększania zawartości tłuszczów nienasyconych poprzez suplementację pasz prowadzą do zwiększenia podatności mięsa na procesy oksydacyjne.

Inną przemianą tłuszczów natury chemicznej jest jełczenie hydrolityczne. Polega ono na rozszczepieniu tłuszczów na kwasy tłuszczowe i glicerol. Przemiany te może powodować woda (procesy rozkładu przebiegają wówczas bardzo powoli i odgrywają niewielką rolę w jełczeniu tłuszczów zwierzęcych), natomiast w głównej mierze zachodzą one pod wpływem enzymów produkowanych przez mikroorganizmy, przede wszystkim lipaz. Są one wytwarzane przez pleśnie (Penicillium, Aspergillus czy Candida) oraz liczne gatunki bakterii (Bacterium pyocyaneus oraz Bacterium prodigiosum). Hydroliza w niewielkim stopniu wpływa na właściwości organoleptyczne tkankowych tłuszczów zwierzęcych. Niższe kwasy tłuszczowe (składające się z 4 do 10 atomów węgla) cechują się nieprzyjemnym smakiem i zapachem określanym jako mydlany, natomiast wolne kwasy wielkocząsteczkowe (zawierające od 14 do 20 atomów węgla) są prawie niewyczuwalne organoleptycznie.

 

Znaczenie a_w w przebiegu zmian zachodzących w mięsie

 

Ważnym czynnikiem, wpływającym zarówno na procesy oksydacyjne, jak i mikrobiologiczne zachodzące w mięsie w czasie jego przechowywania jest aktywność wody (a_w). Przyjmuje się, że średnia zawartość wody w mięsie wynosi od 60 do 70%, a aktywność wody 0,97. W rozdrobnionym mięsie wysoka a_w stwarza dogodne warunki do rozwoju nie tylko bakterii, ale też drożdży i pleśni oraz wpływa na procesy enzymatyczne zachodzące w żywności.

Szybkość przebiegu większości reakcji enzymatycznych jest wprost proporcjonalna do a_w. Wyjątkiem jest lipoliza, gdyż optymalna a_w dla lipaz wynosi około 0,1. Minimalna szybkość reakcji utleniania tłuszczów występuje w zakresie aktywności wody 0,1 -0,3, natomiast maksymalna a_w w zakresie 0,0-0,1 oraz 0,3-0,7 Przeciwutleniający efekt obecności wody w żywności może wynikać z utrudnienia dyfuzji tlenu, zmniejszenia stężenia jonów metali katalizujących reakcje utleniania czy wiązania pośrednich produktów reakcji utleniania.

 

Drobnoustroje a zmiany jakości mięsa w czasie jego przechowywania

 

Bardzo ważnym czynnikiem obniżającym jakość mięsa jest rozwój wielu grup drobnoustrojów oraz wpływ ich metabolizmu na kwasowość czynną (pH), powstawanie szkodliwych związków, nieprzyjemnego zapachu, gazu, śluzu oraz utlenianie lipidów i barwników w żywności zawierającej tłuszcze.

Wysoka aktywność wody (a_w>0,98) oraz pH w zakresie 5,5-6,5 powodują, że mięso jest doskonałym środowiskiem bytowania wielu mikroorganizmów. Podczas przechowywania w warunkach tlenowych dominującą mikroflorę mięsa stanowią bakterie z rodzaju Pseudomonas, a najczęściej izolowanym gatunkiem jest Pseudomonas fragi. Psucie mięsa w warunkach tlenowych powodują także bakterie Brochothrix thermosphacta oraz bakterie należące do rodzajów Acinetobacter i Psychrobacter. W warunkach tlenowych, ale przy jednocześnie zwiększonej zawartości C0₂ pojawiają się kolejne gatunki odpowiedzialne za psucie mięsa, m.in.: Carnobacterium piscicola, Carnobacterium divergens, Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus czy Leuconostoc carnosum. Natomiast w mięsie pakowanym próżniowo dominującą mikroflorę stanowią już głównie bakterie fermentacji mlekowej.

Obecność drobnoustrojów prowadzi do mikrobiologicznego zanieczyszczenia wyrobów lub surowców. Może to powodować znaczne odchylenia jakościowe produktów, jak również stwarzać bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia i życia konsumenta. Szczególne znaczenie dla trwałości surowców rzeźnych ma ich wyjściowy stan zanieczyszczenia w chwili zakończenia uboju. Jest to jednak wypadkowa postępowania ze zwierzęciem przed i w trakcie uboju oraz procesów obróbki poubojowej. Drobnoustroje przenoszone są poprzez narzędzia i ręce personelu ubojowego oraz ruchy powietrza i wodę, którą zmywana jest tusza.

Do silnych zanieczyszczeń mikrobiologicznych dochodzi także w przypadku otwarcia przewodu pokarmowego, co w konsekwencji prowadzi do zanieczyszczenia tusz kałem. Natomiast znacznie większe zanieczyszczenie występuje w trakcie obrotu i rozbioru poubojowego tusz do części zasadniczych i na tzw. mięso drobne. Istotnym czynnikiem wzrostu populacji drobnoustrojów, szczególnie w głębszych warstwach mięśniowych jest przede wszystkim rozdrabnianie mięsa. Proces ten powoduje zniszczenie mechanicznych barier, przez co drobnoustroje są rozprowadzane po całym surowcu. Ma to odzwierciedlenie w trwałości mięsa przechowywanego w chłodni, ponieważ tusze mogą być przechowywane bez zmian organoleptycznych przez 2-3 tygodnie, kawałki porcjowane - około 3 dni, a mięso mielone jedynie 24 godziny.

Bezpośrednio po uboju mięśnie zdrowych zwierząt są wolne od drobnoustrojów, natomiast mogą one być obecne w narządach wewnętrznych, takich jak: wątroba, śledziona czy węzły limfatyczne. Drobnoustroje mogą przenikać powoli w głąb tuszy w czasie przechowywania.

Wielu badaczy podaje, że bakterie Pseudomonas to drobnoustroje najczęściej zanieczyszczające mięso i ryby. Czas przechowywania mięsa surowego jest limitowany przede wszystkim rozwojem mikroflory. Także wyroby wędliniarskie zapakowane próżniowo narażone są na rozwój względnie beztlenowych bakterii psychrotrofowych (bakterii kwasu mlekowego) oraz mikroflory patogennej: Clostridium botulinum typ E, Listeria monocytogenes, Aeromonas hydrophila i Yersinia enterocolitica.

Pierwszymi oznakami mikrobiologicznego psucia się mięsa jest słodki, owocowy zapach estrów, powstałych w wyniku rozkładu związków siarki. Zapach gnilny jest efektem działania bakterii beztlenowych, które rozkładają białka do aminokwasów. Lotne produkty rozkładu to między innymi: indol, metanotiol, skatol, disiarczek dimetylu i amoniak. Mikroorganizmy beztlenowe nie mają jednak wpływu na proces jełczenia, który zwykle ma miejsce podczas utleniania nienasyconych tłuszczów.

Drożdże i pleśnie są mikroorganizmami szeroko rozpowszechnionymi w środowisku, ponieważ wykorzystują różnego rodzaju substraty: węglowodany, kwasy organiczne, białka i tłuszcze. Drożdże nieco rzadziej występują w wyrobach mięsnych i najczęściej są wprowadzane wraz z surowcem bądź stanowią wtórne zanieczyszczenia, których źródłem jest powietrze lub personel.

W wyniku rozwoju drożdży lipolitycznych na powierzchni mięsa tworzy się białawy i pozbawiony zapachu nalot, zwany oszronieniem. Pleśnie z rodzaju Monilia mogą powodować psucie się mięsa, natomiast pleśnie z rodzajów Cladosporium i Rhizopus często przyczyniają się do powstawania wad mięsa przechowywanego w warunkach chłodniczych. Ponadto, enzymy hydrolityczne drożdży i pleśni powodują rozkład białek, tłuszczów oraz innych składników żywności, tym samym obniżając jej wartośćodżywczą.

Na powierzchni mięsa występują najczęściej bakterie należące do rodzajów: Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Acinetobacter, Proteus, Streptococcus, Escherichia i Aerobacter.
Natomiast po umieszczeniu mięsa w chłodni rozwijają się drobnoustroje psychrofilne, wśród których wymienia się Achromobacter, Pseudomonas, Flavobacterium, Serratia oraz niektóre szczepy Proteus i Micrococcus. Spośród drożdży rozwijają się gatunki z rodzajów: Candida, Geotrichoides i Rhodotorula. Z pleśni najczęściej występują Penicillium, Mucor, Cladosporium i Altem aria.

W mięsie identyfikuje się dwa rodzaje zagrożeń związanych z obecnością mikroorganizmów. Pierwsze to organizmy saprofityczne, które rozwijając się w dużej liczbie, powodują pogorszenie cech smakowych i zapachowych mięsa, a w końcu całkowite jego zepsucie. Z kolei organizmy chorobotwórcze mogą wywoływać groźne dla zdrowia lub życia zatrucia pokarmowe. Ich obecność dyskwalifikuje produkt i nie może on być spożywany przez ludzi. Należą do nich m.in. Yersinia enterocolitica oraz Listeria monocytogenes.

Mikroorganizmy saprofityczne mogą powodować w mięsie wiele niekorzystnych zmian. Procesem zachodzącym z udziałem drobnoustrojów, który często można obserwować w mięsie, jest gnicie. Polega ono na rozkładzie złożonych związków organicznych, głównie białek i ich pochodnych przez drobnoustroje.
Przemiany gnilne stają się widoczne, gdy na powierzchni mięsa liczba drobnoustrojów wzrośnie do 10⁷—10⁸ komórek/cm². Gnicie wywołują bakterie Pseudomonas, Proteus i Clostridium.

Gnicie objawia się najczęściej poprzez:

• zmianę barwy mięsa z czerwonej na szarą w wyniku powstawania metmioglobiny,
• pojawienie się kleistości przechodzącej w powierzchniowy śluz, stanowiący namnożoną masę drobnoustrojów;
• zmiany zapachu, smaku, tekstury oraz w przypadku zaawansowanego gnicia zmianę barwy mięsa na zieloną lub żółtą.

Powstające w procesie gnicia lotne związki - siarkowodór, amoniak, indol, skatol i merkaptany są odpowiedzialne za odrażający zapach gnijącego mięsa. Przyczyną pogorszenia smaku są kwasy tłuszczowe, alkohole, aldehydy oraz zasady purynowe i pirymidynowe.

Zmiany barwne mięsa wywoływane są najczęściej obecnością bakterii tlenowych wytwarzających barwniki. Powstawanie niebieskich plam na świeżym mięsie powodują bakterie Pseudomonas pyocyanea, a czerwona pałeczka krwawa Chromobacterium prodigiosum najczęściej rozwija się w mięsie gotowanym i solonym. Zielona barwa mięsa powstaje w wyniku rozwoju paciorkowców zieleniejących i drobnoustrojów wytwarzających siarkowodór, który łączy się z hemoglobiną, dając zielone zabarwienie. Przyczyną zielenienia mięsa może być również obecność pałeczek fermentacji mlekowej Lactobacillus viridescens wytwarzających H₂0₂. Zmiany te mają zazwyczaj charakter powierzchniowy.

 

 

Drobnoustroje mogą również wytwarzać na powierzchni mięsa i jego przetworów biały, szary lub szarozielony nalot. Na świeżym mięsie o wilgotnej powierzchni rozwijają się głównie pleśnie z rodzaju Aspergillus, natomiast na suchych powierzchniach -Penicillium. Zmiany powierzchniowe mięsa spowodowane obecnością pleśni nie dyskwalifikują surowca. Natomiast jeżeli pleśnie wnikają w głąb produktu, jest on już niezdatny do spożycia.
Często pojawia się też stęchły zapach.

 

Autorzy:

dr inż. Elżbieta Hać-Szymańczuk, dr hab. inż. Aneta Cegiełka, dr Kamil Piwowarek - Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

 

 

Edited April 12, 2022 by Maxell