Brak odpowiedzi do tego tematu

[Maxell]

INSTYTUT PRZEMYSŁU MIĘSNEGO

ZAKŁAD TECHNOLOGII

 

Autorzy: Nina Baryłko-Piekielna, Władysław Bykowski, Stanisław Olewiński

 

WPŁYW PARAMETRÓW PASTERYZACJI NA ILOŚĆ WYCIEKU TERMICZNEGO W KONSERWACH SZYNKOWYCH

 

STRESZCZENIE

 

Przedstawiono analizę współzależności pomiędzy parametrami pasteryzacji i ilością wycieku termicznego w konserwach szynkowych w opar­ciu o szczegółową charakterystykę przebiegu temperatur w bloku konserwy. Przedstawiono również współzależność pomiędzy przebiegiem pastery­zacji i jakością organoleptyczną konserwy szynkowej.

 

WSTĘP

 

Jednym z podstawowych kryteriów przy ocenie wartości handlowej pasteryzowanych konserw szynkowych jest ilość galarety, czyli związanego przy pomocy dodatku żelatyny soku mięsnego, wyrażana zwykle jej pro­centowym udziałem w stosunku do ciężaru netto zawartości puszki.

Wyciek soku mięsnego jest wynikiem denaturacji, jakiej ulegają białka mięśniowe pod wpływem obróbki cieplnej (pasteryzacji). Ilość tego wycieku, określanego zwykle w skrócie jako wyciek termiczny, zależna jest od wielu czynników.

Wpływa na nią stan fizykochemiczny białek mięśniowych surowca szynkowego, którego wskaźnikami są m. in. pH i wodochłonność, wpływa również w pewnym stopniu przebieg procesu technologicznego, warunkując zawartość soli po peklowaniu oraz powodując częściowe odwodnienie szynki. Duży wpływ mają wreszcie parametry pasteryzacji — układ temperatur i czas trwania tego procesu.

W pracy niniejszej przedstawiono analizę współzależności parametrów pasteryzacji i ilości wycieku termicznego oraz jakości organoleptycznej konserw szynkowych opartą o szczegółową charakterystykę przebiegu tem­peratur w bloku konserwy przy różnych metodach pasteryzacji.

 

1. PRZEMIANY DENATURACYJNE I HYDROLITYCZNE BIAŁEK PODCZAS PASTERYZACJI

 

Pasteryzacja ma do spełnienia dwa podstawowe zadania:

 

a.   Doprowadzić do denaturacji białek i przemian hydrolitycznych w tym stopniu, aby produkt był zdatny do konsumpcji i wykazywał optimum takich cech jakościowych, jak związanie, soczystość, kruchość, smak, zapach, a jednocześnie możliwie małą ilość galarety.

b.  Zapewnić względną trwałość produktu tzn. trwałość przez odpowiedni kres czasu w warunkach składowania ustalonych dla danego rodzaju produktu.

 

Zagadnienie pasteryzacji, z punktu widzenia jej wpływu na jakość gotowego produktu, sprowadza się głównie do stopnia denaturacji, jakiemu ulegają białka mięśniowe szynki podczas pasteryzacji.

Denaturacja jest najbardziej charakterystyczną cechą białek, której nie spotykamy wśród innych związków o dużym ciężarze cząsteczkowym i zbli­żonej budowie, np. polipeptydów.

Jest ona raczej fizyczną lub wewnątrzcząsteczkową, niż chemiczną przemianą struktury białka, powodującą zmiany specyficznej konfiguracji prze­strzennej cząsteczek białka (1).

Ta ogólna definicja podana przez Putnama określa zjawisko denaturacji, które chociaż znane, jest bardzo różnorodne i tylko częściowo wyjaśnione.

Ponieważ denaturacja jest procesem wewnątrzcząsteczkowym, można ją badać i definiować w oparciu o zmiany natury fizykochemicznej lub biologicznej białka.

Spośród ważniejszych zmian denaturacyjnych białka wymienić należy:

1. zmniejszenie rozpuszczalności,
2. utratę czynności biologicznej,
3. wzrost aktywności charakterystycznych grup-rodników,
4. zmiany w rozmiarach i konfiguracji cząsteczek (1).

Najbardziej uchwytnym objawem denaturacji jest zmniejszenie rozpuszczalności. Bezpośrednim jego następstwem jest nieodwracalna koagulacja.

Utrata czynności biologicznej białek związana jest z unieczynnieniem układów enzymatycznych.

Wzmożona aktywność grup charakterystycznych (rodników) związana jest ze zmianą konfiguracji. Mierzy się ją zazwyczaj przez pomiar ilości grup SH, jako najdogodniejszy.

Konfiguracja zdenaturowanych cząsteczek białka jest bardziej złożona, prawdopodobnie na skutek obecności polarnych, nie dających się zjonizować łańcuchów bocznych. Cząsteczki białek zdenaturowanych wykazują ponadto znaczną kontrakcję (zmniejszenie objętości).

Bliższe badania zjawiska denaturacji doprowadzają do wniosku, że istnieją różne stopnie denaturacji, uzależnione od rozmiarów przemian, jakie zaszły w białku pod wpływem różnych czynników denaturujących (2). Stopień zmian denaturacyjnych w budowie i właściwościach białka zależy od rodzaju białka, jak również rodzaju, natężenia i czasu działania czynnika denaturującego.

Wszystkie czynniki denaturujące podzielić można na trzy grupy:

1. fizyczne,
2. chemiczne,
3. biologiczne (3).

Najpełniej zbadanym czynnikiem denaturującym jest ciepło. Należy podkreślić, że właśnie ciepło jest czynnikiem denaturującym, natomiast tem­peratura stanowi tylko współczynnik szybkości reakcji.

Współczynnik temperaturowy jest u białek niezwykle duży, co zrodziło pojęcie temperatury koagulacji lub inaktywacji białka. Podczas gdy np. szybkość zwykłych homogenicznych reakcji gazowych wzrasta przy podwyższeniu temperatury o 10 °C około 2—3 razy, szybkość denaturacji ter­micznej białek przy tym samym skoku temperatury wzrasta 100, a nawet często 600 razy.

Przy temperaturze wyższej niż +65 °C szybkość denaturacji jest tak wielka, że praktycznie przyjąć można iż denaturacja następuje momentalnie.

Denaturacja zależy także od pewnej wielkości stężenia jonów H' lub OH', co pozwala przypuszczać, że w grę wchodzi między innymi także równowaga kwasowo-zasadowa. Teorię tłumaczącą wpływ pH na szybkość de­naturacji jako efekt jonizacji pewnych grup podał Steinhardt (4). Białko tym łatwiej ulega denaturacji, im bliższe jest punktu izoelektrycznego. Maksimum odporności na denaturację wykazują białka przy pH takim, jakie występuje w warunkach fizjologicznych.

Białka tkanki mięśniowej podlegające denaturacji, to głównie frakcja miozynowa i miogenowa. Nie wchodząc w szczegóły rozwiniętych obecnie badań biochemicznych nad tymi białkami, ograniczyć się można do stwierdzenia ich niektórych cech, interesujących z punktu widzenia niniejszej pracy.

Miozyna jest białkiem nierozpuszczalnym w wodzie, lecz rozpuszczają­cym się w roztworze soli; pH punktu izoelektrycznego wynosi 5,4 do 5,5 (5), zaś temperatura denaturacji 45 do 50 °C.

Miogen jest dobrze rozpuszczalny w wodzie; pH punktu izoelektrycznego wynosi 6,3 do 6,7. Temperatura denaturacji 55—65 °C.

Przy ogrzewaniu szynki podczas pasteryzacji początek denaturacji białek mięśniowych staje się uchwytny przy temperaturze około 48 do 50 °C. Posz­czególne fazy denaturacji związane są z wyciekiem soku mięsnego, uwal­niającego się ze zdenaturowanej tkanki mięsnej. Stwierdzono, że wyciek soku mięsnego z mięsa wieprzowego peklowanego podczas ogrzewania roz­poczyna się przy temperaturze 53 °C, zaś maksimum osiąga przy tempe­raturze 58 °C. Następnie występuje kontrakcja mięsa (zmniejszenie obję­tości), wynosząca ok. 10% (6).

Jak stwierdzili Tilgner i Osińska (6, 7), całkowita ilość soku mięsnego, wyciekającego z mięsa podczas pasteryzacji jest przy szybkim podnoszeniu temperatury znacznie wyższa, niż przy ogrzewaniu powolnym. Zaobserwo­wano również, że znaczna część wycieku termicznego powstaje po osią­gnięciu przez mięso temperatury 65 °C.

Równolegle ze zmianami denaturacyjnymi części białek przebiega rozkład kolagenu, zawartego w sarkolemmie komórkowej oraz otoczkach wiązek mięśniowych i całych mięśni (8). Kolagen poczynając od 50 °C, zaś intensywniej od 60 °C (przechodzi w glutynę, tworzącą koloidalne roztwory w wodzie, które po ochłodzeniu tworzą układy żelowe, mające własności zatrzymywania dużych ilości wody (8, 9).

Maksymalna ilość glutyny powstaje z kolagenu przy łagodnym ogrzewa­niu go do temperatury nie przekraczającej 60 do 65⁰C. Jeżeli hydroliza kolagenu następuje gwałtownie i w temperaturach wyższych, powstają większe ilości substancji prostszych, bardziej zdegradowanych, jak np. żelatozy. Substancje te są na ogół rozpuszczalne w wodzie, nie mają jednak zdolności tworzenia żelów (8).

Powyższe dane wskazują, że modyfikacja metod pasteryzacji w kierunku stosowania niższych temperatur maksymalnych oraz łagodnego i powolnego ogrzewania mają pełne uzasadnienie teoretyczne z punktu widzenia jakości gotowego produktu. Wymagają one oczywiście znacznej dbałości o stan higieniczny procesu przerobowego oraz starannego doboru surowca dla uzy­skania jednocześnie produktu o wymaganej trwałości.

Dwa wymienione na wstępie zadania pasteryzacji są w pewnej mierze przeciwstawne, ponieważ optymalne wskazane wyżej cechy jakościowe uzyskuje się na ogół przy łagodnych przebiegach pasteryzacji, które jednak mogą wzbudzać zastrzeżenia ze względu na trwałość produktu. Dlatego stosowane w praktyce metody pasteryzacji są zwykle kompromisem obu tych warunków, przy czym im wyższa jest higiena przerobowa i staran­niejszy dobór surowca — tym łagodniejsze można stosować metody pasteryzacji.

Obserwuje się ciągłą dążność do łagodzenia warunków pasteryzacji. Ujęte w przepisach amerykańskich (jako importera) wymaganie dogrzania wnętrza bloku szynki do temperatury 72 °C utraciło już swoją aktualność. Już w roku 1950, przy opisie metodyki kontroli temperatur wewnątrz szynek we wzorcowych amerykańskich wytwórniach podano, że temperatura ta po winna osiągnąć (i nie przekroczyć) +66,5 °C, a utrzymać się na tym poziomie około 180 minut (10).

Obecne wymagania są jeszcze łagodniejsze i uznają za wystarczające z punktu widzenia osiągnięcia produktu odpowiedniego do konsumpcji i odpowiednio trwałego, dogrzanie wnętrza bloku szynki podczas pasteryzacji do temperatury 63 do 85 °C oraz utrzymanie jej przez 30 minut (11).

W związku z powyższymi wymaganiami w innych krajach europejskich, eksportujących szynki konserwowe, stosowane są od kilku lat niższe temperatury wody grzejnej podczas pasteryzacji przy jednoczesnym przedłu­żeniu jej czasu. Maksymalna temperatura wody w pasteryzatorze nie prze­kracza na ogół +75 °C Przeciwnie niż w stosowanych u nas metodach, w I okresie pasteryzacji stosuje, się temperatury niższe, następnie zaś wyższe. Czas trwania obu okresów jest w przybliżeniu jednakowy. Różnice temperatur obu okresów wynoszą 6 do 22 °C (12, 13, 14). W przemyśle duń­skim stosuje się zasadę długiego i powolnego podnoszenia temperatury. Pasteryzacja właściwa odbywa się w temperaturze 72 °C przy czym ok. 1/3 ogólnego czasu obróbki cieplnej przeznacza się na podnoszenie temperatury. Wnętrze szynki osiągnąć powinno przy tym procesie temperaturę 65 °C i utrzymać ją około 30 minut (15). W NRF stosuje się kilka modyfikacji procesów pasteryzacyjnych, bardziej łagodnych (temperatura w pierwszym okresie pasteryzacji 52 °C) i mniej łagodnych ( temperatura w pierwszym okresie 68 °C) (16).

Wszystkie wymienione warianty pasteryzacji łączą wspólne cechy:

1. stosowanie na początku procesu pasteryzacji niższych temperatur wody grzejnej, następnie zaś wyższych,
2. stosunkowo niska temperatura wody grzejnej, nie przekraczająca 75°C,
3.  stosunkowo powolny i równomierny wzrost temperatury wewnątrz bloku szynki, wynikający z warunków ad 1 i 2,
4. wymaganie przebywania wnętrza szynki w temperaturze 63 °C przez 30 minut, jako wystarczające dla uzyskania dobrego gotowego produktu.

Cechy powyższe różnią się dość zasadniczo od cech stosowanych dotąd u nas schematów pasteryzacyjnych.

Podsumowując przedstawione wyżej dane stwierdzić można, że istnieje ogólna tendencja do stosowania możliwie najłagodniejszych warunków pasteryzacji, przy czym limitem jest tu postulat osiągnięcia gotowego produktu o stopniu „ugotowania" i związanych z nim cechach organoleptycz­nych typowych dla tradycyjnej konserwy pasteryzowanej. Dlatego też ana­liza współzależności pomiędzy parametrami pasteryzacji i ilością uzyskiwa­nego wycieku termicznego (galarety) musi być oparta o równolegle prze­prowadzane badania stopnia denaturacji („ugotowania") (11) oraz o analizę organoleptyczną gotowego produktu. Nie będą bowiem dla nas zadowala­jące warunki pasteryzacji, dające wprawdzie minimalną ilość wycieku, ale jednocześnie powodujące choćby nieznaczne obniżenie jakości organolep­tycznej produktu.

 

2. METODYKA

 

Badaniom poddano sześć metod pasteryzacji o różnym układzie parame­trów (temperatury i czasu), opartych na danych literaturowych (l2,13,14), informacjach własnych (15,16), obserwacjach poczynionych w czasie wyko­nywania pracy oraz stosowanej praktyce (17). Układ temperatur oraz czas trwania tych metod dla przyjętego jednolitego formatu puszek podane zo­stały w tabl. 1.

Metody 5 i 6 przyjęto jako metody kontrolne (porównawcze).

Materiał do badań stanowiły pary szynek z tusz kl. III o wyrównanym ciężarze i dobrym umięśnieniu.

Szynki pobierano z rzeźni w 24 godz. po uboju (temperatura wew. 18 do 20 °C) i następnie wychładzano przez 48 godzin w stałych warunkach (tem­peratura 4—6 °C, wilgotność względna 90%>).

Dla scharakteryzowania jakości surowca użytego do badań, wykonywano systematycznie pomiary pH i wodochłonności szynek po 24, 48 i 72 godzinach od uboju.

 

 tab.1.jpg   136,53 KB   2 Ilość pobrań

 

Szynki poddawano następnie normalnie stosowanym zabiegom technologicznym (nastrzykiwanie, peklowanie, ociekanie, wędzenie, obróbka wła­ściwa) w jednolitych warunkach, zgodnych z obowiązującą instrukcją technologiczną (17).

Po zapuszkowaniu, z każdej pary szynek jedną poddawano pasteryzacji metodą badaną, drugą zaś pasteryzowano porównawczo jedną z metod kontrolnych.

Jedna seria doświadczeń obejmowała sześć par szynek. Dla scharakteryzowania jednej metody przeprowadzono trzy lub więcej powtórzeń.

W każdej serii w kilku puszkach prowadzony był pomiar temperatur w centrum puszki oraz w warstwach zewnętrznych. Puszki te następnie otwierano po 48 godz. i poddawano ocenie technologicznej (% galarety, zwią­zanie i in.).

Pozostałe konserwy szynkowe poddawane były około czterotygodniowemu składowaniu, a następnie ocenie technologicznej oraz systematycznej ocenie organoleptycznej dla stwierdzenia wpływu metody na jakość organolep­tyczną gotowego produktu.

Ponadto przeprowadzano oznaczenia pH, obiektywne oznaczenia soczystości (prasą Carvera) i kruchości (penetrometrem Tilgnera) oraz oznacze­nia stopnia ugotowania (na części badanego materiału).

Pomiar temperatur przeprowadzano równolegle przy użyciu termometrów oporowych oraz bagietkowych termometrów rtęciowych.

Czujnik elektrycznego termometru oporowego wykonany był z drutu platynowego, wtopionego w pałeczkę ceramiczną o wymiarach: dł. 5,6 cm, średnica 5 mm. Czujnik i przewody elektryczne izolowane gumą, przepro­wadzone były do wnętrza puszki (konserwy) przez krótką tulejkę metalową hermetycznie uszczelnioną i umieszczoną w płaszczu puszki. Termometry rtęciowe, uszczelnione gumą nie wulkanizowaną umocowane były w spe­cjalnie przygotowanych oprawkach metalowych, przylutowanych do wiecz­ka puszki.

Pomiary temperatur przeprowadzano jednocześnie w centrum geometrycz­nym puszki oraz w punkcie umieszczonym 2 cm pod powierzchnią (przyjęta umownie temperatura warstw powierzchniowych).

Umieszczenie termometrów zilustrowano na rys. 1 i 2.

 

 rys1,2.jpg   54,5 KB   2 Ilość pobrań

 

Dla scharakteryzowania rozkładu temperatur wewnątrz bloku konserwy podczas pasteryzacji, wykonano dodatkowo pomiary temperatur dla każdej metody pasteryzacji jednocześnie w czterech punktach szynki.

Umieszczenie termometrów w tym ostatnim przypadku przedstawiono na

rys. 3.

 rys.3.jpg   61,86 KB   2 Ilość pobrań

 

Pomiary pH surowca mięsnego wykonywano potencjometrycznie na pH-metrze typu „Radiometer 22". Oznaczenia pH wykonywano zawsze na mięśniu glutaeus medius, wytypowanym na podstawie uprzednio przeprowadzonych badań jako najbardziej reprezentatywny dla pH całej szynki.

Pomiary wodochłonności szynek użytych do badań wykonano przy zastosowaniu prototypowego aparatu wg pomysłu inż. Błaszkiewicza i Bykowskiego (18) metodą będącą modyfikacją metody Grau'a i Hamma oraz Niniivary (19,20).

 

 tab.2.jpg   106,14 KB   2 Ilość pobrań

 

Zasada pomiaru: stwierdzenie ilości wody wolnej, wydzielonej i wchłoniętej przez bibułę filtracyjną pod wpływem stałej różnicy ciśnień (0,4 atm.) na ustaloną powierzchnię (28,23 cm²), w określonym czasie (40 sek.). Wy­nik ujęty jest wagowo, wyrażony umownie w ilości mg wchłoniętego przez bibułę soku mięsnego.

Stosowana bibuła — VEB nr 388

Dokładność pomiaru (ważenia) 5 mg.

Pomiary wodochłonności przeprowadzono również na mięśniu glutaeus medius.

Pomiary kruchości wykonywano na penetrometrze Tilgnera (21), stosując trzpień przebijający płaskościęty o powierzchni 1,5 mm². Wyniki wyrażono umownie w g/1,5 mm².

Oznaczenie stopnia ugotowania szynek wykonywano me­todą podaną przez Coretti'ego (11), pozwalającą wnioskować, czy wnętrze bloku szynki, skąd wycina się próbkę do badania, przebywało, wymagany okres czasu w temperaturze powyżej 63 °C.

Stopień zmętnienia wyciągu wodnego z próbki mięsa, wykrojonej z wnętrza bloku pasteryzowanej szynki, poddanej określonemu ogrzewaniu okre­ślano umownie:

+ + + — zmętnienie silne, grubokłaczkowata zawiesina,

+ + — średnie, zawiesina drobno- do grubokłaczkowatej,

+ — słabe, zawiesina drobnokłaczkowata, prawie nieuchwytna.

Ocenę organoleptyczną jakości szynek pasteryzowanych przeprowadzono w specjalnej pracowni analizy organoleptycznej przez zespół odpowiadający wymaganiom stawianym przez nowoczesną analitykę orga­noleptyczną (22).

Zastosowano porównawczą metodę punktową (oceniano zawsze szynkę pasteryzowaną metodą badaną w porównaniu z parzystą pochodzącą z tej samej sztuki — pasteryzowaną metodą kontrolną), przeprowadzając warto­ściowanie 5-punktowe każdego z ocenianych wyróżników (barwy, związania, zapachu, soczystości, kruchości, smakowitości i nasolenia). Omówienie not punktowych przedstawiono w tabl. 2.

 

Koniec części I.

Użytkownik Maxell edytował ten post 29 sty 2014 - 13:25