Postęp w produkcji surowych kiełbas
fermentowanych
Referat z przedmiotu
Procesy i techniki produkcyjne
Wrocław, marzec 2001
W ostatnich latach sytuacja na polskim rynku produktów pochodzenia mięsnego staje się coraz trudniejsza. Spadek eksportu do krajów byłego Związku Radzieckiego spowodowany najpierw załamaniem się tamtejszej gospodarki a później napływem dotowanej żywności z krajów Europy Zachodniej pozbawił polskich producentów chłonnego rynku. Wartość całego eksportu mięsnego (bez drobiu, koniny, dziczyzny, baraniny i tłuszczów) zmniejszyła się o 56%1. Dlatego tym więcej uwagi poświęca się obecnie polskiemu odbiorcy. Rozpoczęła się walka o konsumenta prowadzona przede wszystkim poprzez obniżanie cen produktów. W 1999 roku na krajowym rynku utrzymywała się przewaga podaży nad popytem. Efektem takiej sytuacji był spadek cen na rynku mięsnym. Ceny detaliczne mięsa i jego przetworów obniżyły się o ok. 7%. Wprawdzie spożycie mięsa w Polsce w 1999 r. wzrosło – o ok. 2% w stosunku do 1998 r. a w porównaniu z 1997 r. nawet o blisko 7%, pomimo to całkowity poziom produkcji obniżył się, w przypadku wędlin nawet o 20%.
Analiza przedstawionych faktów gospodarczych prowadzi do wniosku, że w najbliższym czasie producenci zmuszeni będą do zdobywania konsumentów poprzez podnoszenie jakości przetworów mięsnych. Może to również poprawić ich pozycję konkurencyjną na rynku międzynarodowym i zwiększyć poziom eksportu. Jedną z grup produktów, która jest dosyć popularna w krajach Europy Zachodniej i coraz częściej poszukiwana w Polsce są surowe kiełbasy fermentowane. Referat przedstawia podstawowe sposoby produkcji tych wędlin oraz kierunki możliwej poprawy jakości, wydłużenia okresu dystrybucji i skrócenia procesu produkcyjnego.
Historia produkcji kiełbas fermentowanych sięga XVII wieku. Słynna salami wywodzi się z Włoch, ale szybko rozpowszechniła się w pozostałych krajach Europy. Sposoby produkcji, jakie ukształtowały się na przestrzeni wieków doprowadziły do powstania wielu różnorodnych wyrobów, jednak podstawowe procesy technologiczne kiełbas fermentowanych są podobne i zasadniczo nie zmieniły się. Rodzaj wyrobu jest kształtowany poprzez natężenie parametrów oraz czas trwania produkcji i dojrzewania.
Informacje podstawowe
Surowe kiełbasy fermentowane są wytwarzane z surowego mięsa i słoniny odpowiednio rozdrobnionych i zmieszanych z solą peklującą, przyprawami i substancjami dodatkowymi. Tak przygotowanym farszem napełnia się osłonki i poddaje odpowiednio długiemu procesowi dojrzewania w ściśle określonych warunkach temperatury i wilgotności względnej powietrza. W okresie dojrzewania produkt nabiera pożądanych cech organoleptycznych oraz założoną trwałość. Odbywają się wówczas w substancji batonu przemiany biochemiczne, mikrobiologiczne i fizyczne, podczas których powstają substancje aromatyczne, takie jak kwas mlekowy, kwas pirogronowy, alkohole, aldehydy, ketony, alkany, alkeny, kwasy karboksylowe, aminy i inne. Odpowiednie stężenie tych związków ma duży wpływ na jakość produktu końcowego.
W zależności od rodzaju mięsa, substancji dodatkowych, parametrów środowiska i czasu dojrzewania oraz wędzenia powstają różne typy kiełbas. Mogą to być twarde kiełbasy surowe, np. typu salami, dające się kroić w plastry, lub kiełbasy miękkie, o plastycznej konsystencji, jak np. metka, polska surowa, serwolatka miękka. Czynniki mające wpływ na rodzaj i jakość produktu końcowego można podzielić na zewnętrzne wobec przemian w mięsie, wewnętrzne i analityczne.
Czynniki wewnętrzne:
rodzaje drobnoustrojów biorących udział w fermentacji,
receptura i jakość surowców i dodatków,
zawartość soli,
zawartość cukrów,
stopień rozdrobnienia,
rodzaj i kaliber osłonki.
Zewnętrzne:
temperatura,
wilgotność względna powietrza,
szybkość przepływu powietrza,
dym i dostępność tlenu,
czas trwania procesów.
Analityczne:
stopień zakwaszenia pH,
aktywność wody aw,
zwięzłość – krajalność,
ubytek masy.2
Wyrób gotowy charakteryzuje się takimi cechami, jak stosunkowo duża trwałość, specyficzny smak i zapach charakterystyczny dla produktów fermentowanych oraz czerwony odcień przekroju kiełbasy, typowy dla przetworów z mięsa peklowanego.
Wpływ zawartości węglowodanów
Na założone cechy wyrobu szczególnie duży wpływ mają przemiany fermentacyjne węglowodanów. Od tego, jaki jest ich rodzaj i stężenie zależy w dużym stopniu rodzaj związków, będących produktem przemiany materii drobnoustrojów biorących udział w fermentacji. Frakcja węglowodanów składa się z zawartych w samym surowcu mięsnym (glikogen) oraz dodanych w procesie produkcji. O szybkości przemian, którym podlegają węglowodany w kiełbasach surowych, decyduje ich budowa chemiczna. Cukry proste, jak glukoza i fruktoza, ulegają fermentacji najszybciej. Sacharoza, maltoza, laktoza ulegają przemianie nieco wolniej. Najwolniej poddają się fermentacji wielocukry, jak np. skrobia czy dekstryny. W procesie przemian fermentacyjnych zachodzą takie procesy, jak homofermentacja, heterofermentacja oraz procesy całkowitego utleniania. Produktem opisanych przemian są przede wszystkim kwasy, w tym mlekowy i octowy, a także w mniejszych ilościach takie związki, jak etanol, acetoina, diacetyl, butanodiol i inne.
Zastosowanie jako dodatków tylko węglowodanów o niskiej masie cząsteczkowej może powodować zbytnie zakwaszenie substancji wędliny oraz, w przypadku małej pojemności buforowej tkanki mięśniowej, może powodować powstanie tzw. szarego jądra – niepożądanego koloru wnętrza batonu. Natomiast stosowanie tylko węglowodanów o dużej masie cząsteczkowej, jak np. skrobia, powoduje przedłużenie procesu fermentacji gdyż najpierw ulegają one desmolizie do cukrów prostych (glukozy) i dopiero potem zostaję włączone do procesu fermentacji. Stosunek pożądanej zawartości wielocukrów i cukrów prostych zależy od przewidywanego okresu przechowywania poprodukcyjnego. Zaleca się dodanie do farszu wędlin surowych dodanie 0,2 - 0,6% węglowodanów o zróżnicowanej, dostosowanej do założonych efektów, masie cząsteczkowej.3
Przemiany tłuszczu i białek
Przemiany tłuszczów i białek w farszu kiełbasy surowej to lipoza i proteoliza. Przebieg tych procesów jest stymulowany przez enzymy endogenne i enzymy drobnoustrojów.
Procesy rozkładu tłuszczów odbywają się na drodze typowo chemicznej oraz biologicznej (biochemicznej). Przemiany tłuszczów są rezultatem wielu złożonych i wzajemnie zazębiających się procesów, wśród których szczególnie ważne są dwa podstawowe: przemiana hydrolityczna i oksydacyjna. Produkty hydrolizy, utleniania i innych procesów zachodzących w farszu kiełbasy znacząco wpływają na wartość żywieniową i technologiczną oraz na aromat wyrobu (pożądany lub obcy). W wyniku oksydacyjnych przemian kwasów tłuszczowych powstają aldehydy i ketony nadające kiełbasom surowym pożądany aromat charakterystyczny dla wyrobów typu salami.
Wolne aminokwasy i peptydy, produkty przemiany proteolitycznej białek, nadają wyrobom smak ostry, mięsny, gorzki lub cierpki. Duże ilości krótkich peptydów dają negatywne doznania smakowe, natomiast niska ich zawartość w substancji kiełbasy daje wrażenie mięsności i słodkości. Najmiększą smakowitość wnosi do wyrobu oktapeptyd. Związek ten nadaje wędlinie wrażenie smaku mięsnego a dalsza jego enzymatyczna degradacja powoduje znaczne pogorszenie smaku poprzez potęgowanie wrażenia gorzkości.
Zawartość drożdży i grzybów pleśniowych
Oprócz opisanej fermentacji kwasomlekowej cukru dodanego do farszu ważne dla końcowego efektu są pozostałe procesy mikrobiologiczne, w których obok bakterii biorą udział takie mikroorganizmy, jak drożdże i grzyby pleśniowe. Produkty przemiany materii tych drobnoustrojów mogą być zarówno pożądane, jak i szkodliwe.
Określone gatunki drożdży stosuje się do specjalnych gatunków wędlin surowych. Mikroorganizmy te, dzięki enzymatycznej przemianie tłuszczów i protein powodują powstawanie aromatu charakterystycznego dla kiełbas suszonych, nie wędzonych. Ich działanie to również poprawa stabilności barwy i przyspieszenie peklowania mięsa. W początkowym okresie drożdże szybko się rozwijają korzystając z zawartego w substancji wędliny tlenu. W miarę postępowania procesu obniża się pH, zawartość tlenu i aktywność wody – hamuje to ich rozwój. Po zakończeniu procesu niewielkie ilości drożdży są wykrywane jedynie przy powierzchni batonu.
Przy niektórych wysokogatunkowych wyrobach pożądana jest biała lub białokremowa powłoka na powierzchni wędliny. Jej zadaniem jest ochrona mięsa przed szkodliwym działaniem tlenu z powietrza i światłem oraz ogranicza ubytek masy powodowany przez wysuszanie. Efekt taki uzyskuje się poprzez włączenie do procesu mikrobiologicznego odpowiednich gatunków pleśni. Technologia ta wymaga stosowania procedur umożliwiających zachowanie czystości kultur pleśni oraz stałej, wysokiej wilgotności względnej powietrza. Pozwoli to na uniknięcie możliwości pojawienia się w wyrobie niepożądanych substancji takich, jak mykotoksyny i antybiotyki.
Możliwe modyfikowanie procesu produkcyjnego surowych kiełbas fermentowanych może odbywać się poprzez kształtowanie czynników wewnętrznych i zewnętrznych. Wśród czynników wewnętrznych możliwe do modyfikacji są przede wszystkim rodzaje drobnoustrojów biorących udział w fermentacji, receptura surowców i dodatków, rodzaj i kaliber osłonki.
Spośród czynników zewnętrznych należy podkreślić znaczenie czasu trwania procesu produkcji i dojrzewania poprodukcyjnego.
Wymienione czynniki można modyfikować poprzez:
Zastosowanie w procesie kultur starterowych drobnoustrojów, czyli wyselekcjonowanych bakterii, drożdży i pleśni w celu sterowania mikroflorą w substancji kiełbasy.
Włączenie do procesu produkcyjnego dodatkowych substancji modyfikujących przebieg przemian w substancji kiełbasy surowej.
Stosowanie dodatkowych osłonek batonu kiełbasy.
Modyfikacja czasu trwania procesów produkcyjnych i poprodukcyjnego dojrzewania wędliny.
Kultury starterowe
Mechanizm działania kultur starterowych polega na zjawisku dominacji przypadkowej mikroflory znajdującej się w mięsie. Wyselekcjonowane gatunki mikroorganizmów zostają wprowadzone do substancji wędliny lub na jej powierzchnię. Przy zachowaniu odpowiedniej ilości w jednostce masy farszu uzyskuje się bezpieczną dominację i rozwój optymalnych dla założonego procesu mikrobiologicznego drobnoustrojów.
W kulturach starterowych przeznaczonych do produkcji surowych kiełbas fermentowanych używane są drobnoustroje o pożądanych cechach produktu przemiany materii.
Lactobacillus plantarum.
Lactobacillus pentosus.
Obydwa szczepy dają średni kwaśny smak i czysty aromat. Róznią się natomiast szybkością działania. Przy L. pentosus uzyskuje się szybsze zakwaszenie farszu.
Lactobacillus curvatus.
Lactobacillus sake.
Szczepy te odznaczają się dużą zdolnością do przebicia się, nawet przy dość aktywnej przypadkowej mikroflorze zawartej w mięsie.
Pediococcus
Bakterie tego rodzaju wytwarzają, oprócz kwasu mlekowego, także inne związki takie, jak kwas octowy, propionowy, pirogronowy. Przy użyciu Pediococcus uzyskuje się kiełbasy o średnim stopniu zakwaszenia i przyjemnym aromacie.
Staphylococcus.
Mikrococcus.
Oba rodzaje posiadają zdolność wytwarzania katalazy – enzymu powodującego rozkład nadtlenku wodoru, mogącego prowadzić do niekorzystnych zmian takich, jak zmiana barwy i jełczenie.
Drożdże (Debaryomyces) i Streptomyces.
Specjalnie dobrane gatunki poprawiają walory smakowe i aromat wędlin.
Pleśnie (Penicillum).
Stosuje się szczepy Penicillum, które mają ograniczoną możliwość produkowania niekorzystnych związków takich, jak antybiotyki i mykotoksyny. Są to m.in. Penicillum nalgiovense i Penicillum candidum. Tworzą one na powierzchni wędliny okrywę chroniącą przed wysuszaniem i negatywnym wpływem środowiska zewnętrznego.4
Skład ilościowy i jakościowy stosowanej kultury starterowej powinien odpowiednio dopasowany do założonego efektu i prowadzonego procesu.
Substancje dodatkowe
Dodatkowe substancje wprowadzone do farszu mogą modyfikować takie cech wyrobu końcowego, jak konsystencja, barwa, zapach i smak.
Konsystencja
Jedną z cech charakterystycznych dla procesu produkcji i przechowywania fermentowanych kiełbas surowych jest zmiana reologicznych właściwości ich batonów. Plastyczność zmniejsza się, jednocześnie zwiększa się elastyczność utrudniająca zarówno krojenie jak i odkształcenie batonu. W, Pezacki stwierdził na podstawie wyników badań, że stosunkowo dobrą i trwałą konsystencja charakteryzują się kiełbasy surowe z dodatkiem glukozy lub mączki ziemniaczanej.
Barwa
Gdy na wędliny surowe przetwarza się mięso bezpośrednio po uboju, jak również wówczas, gdy farsz wędlinowy jest zbyt mało zasolony(1,5%), barwa na powierzchni batonu i jego przekroju jest niepożądana. Odpowiednie zasolenie pozwala na uniknięcie tego zjawiska. Jeszcze lepsze parametry ma kiełbasa produkowana z dodatkiem glukozy lub mączki ziemniaczanej. Najbardziej trwałą i sensorycznie pożądaną jest barwa kiełbasy, którą wyprodukowano z dodatkiem mączki ziemniaczanej. Najwyższą ocenę sensoryczną koloru osiąga ona po 40 dobach poprodukcyjnego przechowywania. Nośnikiem koloru na powierzchni i przekroju kiełbasy są białka. Na powierzchni wywołuje je wędzenie, we wnętrzu peklowanie.
Zapach i smak
Zapach i smak to cechy wyrobu będące jednymi z najważniejszych parametrów branych pod uwagę przy ocenie jakości wędlin surowych. Ich akceptacja przez konsumentów decyduje o popycie. Badania wykazują, że pożądalność smakowo-zapachowa wędlin zmienia się w miarę wędlin surowych oraz ,ich poprodukcyjnego przechowywania. Parametry te zmieniają się na korzyść gdy do kiełbasy dodany jest policukier (mączka ziemniaczana). W tym przypadku najbardziej pożądane są wędliny surowe już po 10 dobowym przechowywaniu.5
Stosowanie dodatkowych osłonek batonu kiełbasy
Z czasem poprodukcyjnego przechowywania coraz większe są ubytki masy wędlin, a ich konsystencja staje się coraz bardziej sprężysta i trudna do rozgryzienia. Pogarsza się również strawność in vitro białek wyrobu. Szybkość tych zmian jest uwarunkowana początkowym składem chemicznym farszu kiełbasy i przepuszczalnością osłonki. Następstwem tego jest ciągłe pogarszanie się jakości wyrobu od momentu zakończenia produkcji. Konsystencja kiełbas jest najlepiej oceniana po 10 dobach produkcyjnego przechowywania (dojrzewania).
Postępujący ubytek wody zawartej w wędlinie jest najdłużej działającym czynnikiem wpływającym na konsystencję oraz strawność. W czasie dostatecznie długiego poprodukcyjnego przechowywania i dużego odwodnienia, wędlina staje się produktem coraz bardziej niestrawnym oraz ostatecznie nie mającym wartości odżywczej i wartości ekonomicznej towaru. Następstwem długotrwałego przechowywania wędlin surowych jest zmniejszanie się asymilacji białka.
Sposobem na uniknięcie niekorzystnych zmian w substancji fermentowanych kiełbas surowych jest zastosowanie nieprzepuszczalnej osłonki. Należy pamiętać, że fermentowanych kiełbas surowych nie można produkować w osłonkach nieprzepuszczalnych. W okresie produkcji w substancji wędlinowej zachodzą przemiany chemiczne, które potrzebują stałego dopływu tlenu oraz stałej możliwości wydalania dwutlenku węgla. Półprzepuszczalność osłonki jest zaletą w okresie produkcji, lecz po jej zakończeniu przyspiesza pogorszenie się jakości wędlin i jest przyczyną zmniejszania się ich masy. Nałożenie nieprzepuszczalnej powłoki na batony wędliny surowej po zakończeniu jej produkcji wywołuje wiele korzystnych zmian w mięsie tej kiełbasy. Są one szczególnie wyraźne, gdy osłonka ta będzie nałożona bezpośrednio po zakończeniu wędzenia kiełbasy.
Modyfikacja czasu trwania procesów produkcyjnych
Prace naukowo-badawcze W. Pezackiego wykazują, że proces produkcyjny surowych kiełbas fermentowanych powinien trwać 6 dób (4 doby dojrzewanie produkcyjne, 2 doby wędzenie zimne), a poprodukcyjne dojrzewanie 10 dób. Takie działania spowodują krótszy czas poprodukcyjnego przechowywania wędlin niż stosowany w tradycyjnej technologii. W okresie tym wydajność produkcyjna jest stosunkowo wysoka a kiełbasa jest łatwo krajana w plastry i rozgryzana. Z tego względu w interesie producenta jest dystrybucja wędliny surowej, która znajduje się jeszcze w fazie przemian chemicznych jej składników.
Skutkiem tego prostego zmodyfikowania działań technologicznych jest krócej trwający proces produkcyjny w stosunku do metod tradycyjnych, przy tym gotowy wyrób jest lepszy i tańszy od wyrobu o przedłużonym, kilku-, a nawet kilkunastotygodniowym okresie dojrzewania poprodukcyjnego. Skrócenie czasu produkcji kiełbas typu serwolatka łącznie z okresem poprodukcyjnego dojrzewania może znacznie poprawić jakość wędlin w stosunku do produkowanych metodami dotychczasowymi.
Z ekonomicznego punktu widzenia produkt jest wówczas udany, gdy znajdzie swojego nabywcę. W okresie zwiększenia wymagań konsumentów na polskim rynku żywności walka konkurencyjna pomiędzy producentami wędlin powinna w większym stopniu skupiać się na jakości wyrobu. Uzyskane tą drogą wyróżnienie towaru spośród masy innych będzie zapewne procentować nie tylko możliwością zbytu ale również przez uzyskanie za produkt opłacalnej ceny. Przedstawione metody poprawy jakości surowych kiełbas fermentowanych, opracowane przez naukowców na podstawie często wielu lat badań własnych, z pewnością mogą ułatwić przedsiębiorstwom przetwórstwa mięsnego nie tylko przetrwanie w trudnym okresie, lecz również ekspansję na rynki Europy.
Albin M.: Kultury starterowe jako główny parametr sterowania jakością wędlin dojrzewających. „Gospodarka mięsna”. 1999 nr 4.
Pezacki W.: Produkcja fermentowanych wędlin surowych (I). „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 12.
Pezacki W.: Produkcja fermentowanych wędlin surowych (II). „Gospodarka mięsna”. 2001 nr 1.
Pyrcz J.: Technologiczne uwarunkowania produkcji fermentowanych kiełbas surowych (I). „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 4.
Pyrcz J.: Technologiczne uwarunkowania produkcji fermentowanych kiełbas surowych (II). „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 5.
Urban R.: Stan i najbliższe perspektywy przemysłu mięsnego. „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 2.
1 Urban R.: Stan i najbliższe perspektywy przemysłu mięsnego. „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 2, str. 14.
2 Albin M.: Kultury starterowe jako główny parametr sterowania jakością wędlin dojrzewających. „Gospodarka mięsna”. 1999 nr 4, str. 44.
3 Pyrcz J.: Technologiczne uwarunkowania produkcji fermentowanych kiełbas surowych (I). „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 4, str. 36.
4 Albin M.: Kultury starterowe jako główny parametr sterowania jakością wędlin dojrzewających. „Gospodarka mięsna”. 1999 nr 4, str. 44 – 47.
5 Pezacki W.: Produkcja fermentowanych wędlin surowych (I). „Gospodarka mięsna”. 2000 nr 12, str. 46 – 50.