Uzyskane w wyniku uboju i obróbki poubojowej mięso zwierząt rzeźnych w tuszach oraz drobiu w tuszkach należy do surowców, które zawierają relatywnie dużo wody i ulegają w związku z tym szybkiemu psuciu. Dostępność wody (wysoka aw), duża zawartość białka i innych substancji odżywczych oraz alkaliczna wartość pH powodują, że mięso po uboju jest bardzo podatne na działanie drobnoustrojów, tak saprofitycznych, jak i patogennych.
Rozwijające się mikroorganizmy saprofityczne mogą powodować pogorszenie cech smakowych i zapachowych, a w rezultacie doprowadzić do całkowitego zepsucie mięsa. Z kolei organizmy chorobotwórcze mogą wywoływać zatrucie pokarmowe, groźne dla zdrowia lub życia człowieka. Mięso z obecnością patogenów i ich toksyn nie spełnia więc w żadnym stopniu kryteriów bezpieczeństwa zdrowotnego. Nadmierna ilość drobnoustrojów w mięsie po uboju powoduje ograniczenia w zakresie jego przydatności, zarówno kulinarnej, jak i technologicznej. Zagrożeniem dla jakości mięsa świeżego w fazie poubojowego przechowywania, jako żywności o niskim stopniu utrwalenia, są głównie bakterie saprofityczne z rodzaju Pseudomonas, Aeromonas, Achromobacter, Alcaligenes, Micrococcus, Bacillus, Streptococcus, Lactobacillus, Acinetobacter i Moraxella oraz pleśnie z rodzaju Penicillium, Cladosporium i Mucor. Ze względu na zagrożenia zdrowotne groźne są chorobotwórcze bakterie z rodzaju Salmonella, Citrobacter oraz gatunki Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Alcaligenes faecalis, Escherichia coli, Clostridium botulinum, Yersinia enterocolitica i Campylobacter jejuni. W przypadku mięsa drobiowego zakażenia mogą dodatkowo powodować również bakterie z rodzaju Aerobacter, Corynebacterium, Serratia, Brochothrix i Klebsiella.
Poubojowa trwałość mięsa
Trwałość uzyskanego w procesie uboju mięsa w tuszach dużych zwierząt rzeźnych jest w naturalny sposób ograniczona. Mięso takie charakteryzuje się bowiem wysoką temperaturą, która w tkankach wzrasta jeszcze po uboju, średnio nawet o 3,3- 7,9°C. Jest to wynikiem rozpadu substancji obecnych w mięśniach, głównie węglowodanów i estrów kwasu fosforowego (ATP). W związku z faktem, że powstała energia nie może być wykorzystywana do celów fizjologicznych organizmu wydziela się w postaci ciepła, czego efektem jest wzrost temperatury tkanki mięśniowej. Mięso wykazuje w tym okresie co prawda swoją odporność naturalną ale jedynie przez okres do 3 dni. Potencjalnie krótki czas utrzymywania się dobrej jakości mięsa po uboju ogranicza również jego wysoki wskaźnik aktywności wody (0,98- 0,99), przy którym może rozwijać się większość drobnoustrojów. Środowisko o takiej aktywności wody i temperaturze od 30°C sprzyja wzrostowi gatunków drobnoustrojów zaliczanych do grupy najszerszej, jaką tworzą mikroorganizmy mezofilne. Również w tych warunkach mogą się rozwijać niektóre patogenne gatunki psychrotrofowe, w tym nieprzetrwalnikująca Listeria monocytogenes i Yersinia enterocolitica (wzrost następuje w temperaturze nawet do 45°C). Zdecydowanie bardziej, niż mięso w tuszach pochodzące od dużych zwierząt rzeźnych, narażone na zanieczyszczenia mikrobiologiczne jest mięso drobiu. Wynika to z faktu, że cienka i sfałdowana skóra na tuszkach cechuje się wysoką zdolnością absorpcji wody i w rezultacie zdolnością do pęcznienia. Obecne na skórze drobnoustroje znajdują wtedy swoistą osłonę i mogą być bardziej odporne na warunki mycia. Dostępność wody prowadzi także do podskórnego jej przenikania wzdłuż linii nacięć (rany ubojowej) szyi i powłok brzusznych. Woda łatwo także wnika od strony jamy piersiowej i brzusznej, między szczelinami mięśniowymi aż do worków powietrznych, z których nie ma już możliwości usunięcia wprowadzonych do nich z wodą drobnoustrojów. Ograniczona poubojowa trwałość mięsa w tuszach zwierząt rzeźnych i tuszkach drobiowych wynika również z faktu, że jest ono doskonałą pożywką dla rozwoju drobnoustrojów (znaczna zawartość substancji białkowych), co przy utrzymującym się prawie obojętnym odczynie sprzyja zmianom o podłożu mikrobiologicznym. Jakość mięsa zależy jednak zawsze w dużym stopniu od poziomu zanieczyszczenia, które pochodzi z wielu źródeł. Zwierzęta i ptaki poddawane ubojowi nie są wolne od mikroflory, a nierzadko także od patogenów, które występują na powierzchni skóry, piórach oraz w przewodach pokarmowych. Duże znaczenie dla stopnia zanieczyszczenia mikrobiologicznego mają również czynności związane z ubojem i obróbką poubojową. W związku z takimi uwarunkowaniami dotyczącymi jakości mikrobiologicznej mięsa po uboju technologicznie niezbędne jest wydłużenie tego okresu przez zastosowanie odpowiednio skutecznego chłodzenia poubojowego.
Działanie chłodzenia poubojowego
U podstaw utrwalające działania chłodzenia poubojowego leży zasada anabiozy, która polega na zahamowaniu funkcji życiowych mikroflory przy jednoczesnym podtrzymywaniu przebiegu pożądanych procesów w postaci stężenia pośmiertnego i dojrzewania. Skuteczność oddziaływania niskich temperatur w procesie chłodzenia powinno w możliwie krótkim czasie doprowadzić do obniżenia temperatury wewnętrznej mięsa do wartości poniżej 5°C, a najlepiej bliskiej 0°C. Intensywne chłodzenie powoduje bowiem, że pewne rodzaje bakterii mogą się w ogóle nie rozmnażać, a w przypadku innych czas generacji jest bardzo długi i może wynosić 10, a nawet więcej godzin. Szybkie obniżenie temperatury jest więc dla wielu drobnoustrojów bardziej szkodliwe niż działanie stopniowe i powolne. Skoku temperaturowego nie znoszą groźne bakterie z gatunku Escherichia coli, które dobrze tolerują natomiast stopniowe obniżanie temperatury w procesie chodzenia. Aktywne chłodzenie powinno być przerywane po około dwóch godzinach, tj. w momencie zanim może rozpoczynać się zamrażanie powierzchni mięsa. Wewnątrz partii tuszy temperatura jest jeszcze wtedy relatywnie wysoka (około 20°C) i niezbędne jest dla uzyskania dobrego efektu trwałościowego dalsze pasywne wychłodzenie, prowadzące do osiągnięcia końcowej temperatury, najlepiej bliskiej 0°C. Najniższa wartość temperatury osiąganej przy powierzchni tuszy, do której można schładzać mięso w tuszach nie przeznaczone do zamrażania to -1,5°C. Temperaturę na tym poziomie, tj. -1,5°C traktuje się jako tzw. temperaturę krioskopową, w której następuje wymrażanie wody z soku mięsnego. Jako minimalną temperaturę wzrostu bakterii psychrofilnych przyjmuje się natomiast poziom -3°C, choć niektóre z nich nie są inaktywowane nawet w temperaturach znacznie niższych. Z tego względu utrwalanie poprzez chłodzenie jest tylko procesem krótkotrwałego przedłużenia trwałości mięsa w tuszach.
Prowadząc proces chłodzenia poubojowego mięsa w tuszach należy w możliwie krótkim czasie zawsze obniżyć jego temperaturę do poziomu poniżej 25°C. Daje to gwarancję ograniczenia rozwoju mezofilnych bakterii rozkładających białko. Przy spadku temperatury poniżej 20°C rozwój bakterii mezofilnych jest już istotnie wstrzymany i na ich miejscu mogą dochodzić do głosu jedynie gatunki psychrofilne, które w zasadzie na tym etapie nie działają proteolitycznie. Mimo obniżenia temperatury do 0°C rozkład białek powodują mogące rozwijać się jako psychrofilne tlenowe pałeczki odmieńca z rodzaju Proteus oraz psychrofilne bakterie z rodzaju Pseudomonas. Te ostatnie w dużym stopniu mogą powodować powstawanie oznak zepsucia tuszek drobiowych, co jest wynikiem działania wytworzonych przez te drobnoustroje proteaz i lipaz. Czas podwojenia się liczby bakterii z rodzaju Pseudomonas w tuszkach schładzanych do temperatury 0°C wynosi średnio 13,8 godziny, co powoduje, że oznaki zepsucia obserwuje się już po około 7 dniach. Czas ten jest zawsze determinowany stopniem początkowego poubojowego zakażenia tuszek. Przejawem zmian wywołanych przez bakterie tlenowe z rodzaju Pseudomonas są niekorzystne zmiany smaku i zapachu, które jednak nie są groźne dla zdrowia ludzi. W schłodzonym mięsie w tuszach mogą rozwijać się beztlenowe laseczki Clostridium putrificum, które są jednak gatunkiem uważanym, w przeciwieństwie do Clostridium botulinum, za nietoksyczny. Najniższa temperaturę, w której mogą wzrastać nieproteolityczne szczepy Clostridium botulinum wynosi 3°C. Schłodzenie mięsa po uboju do temperatury bliskiej jego punktu krioskopowego eliminuje ryzyko rozmnażania się bakterii z rodzaju Salmonella, które potrzebują do wzrostu temperatury minimum 7°C. Obniżona temperatura mięsa wynosząca 0°C nie zabezpiecza mięsa w tuszach przed wzrostem gatunków z rodzaju Listeria, Lactobacillus i Enterococcus. Istotne dla trwałości i jakości schłodzonego mięsa są szczególnie szczepy z rodzaju Lactobacillus (np. Lactobacillus curvatus, Lactobacillus sakei), które wytwarzają bakteriocyny i kwas mlekowy, co zmniejsza ryzyko rozwoju w mięsie patogenów, głównie gatunku Listeria monocytogenes. Z drugiej jednak strony bakterie te (L. curvatus, L. sakei) wytwarzają niekorzystne dla jakości wyrobów substancje (kwas masłowy, kwas walerianowy, kwas bursztynowy), które powodują powstanie niekorzystnego „maślanego” zapachu.
Mimo różnych zagrożeń mikrobiologicznych zachodzących w procesie chłodzenia przyjmuje się, że obniżenie temperatury mięsa w tuszach do temperatury bliskiej 0°C przedłuża jego trwałość do 10-12 dni. W przypadku tuszek drobiowych, zwłaszcza tuszek kur i gęsi warunki takie dają gwarancję utrzymania dobrej jakości mięsa przez okres kilkudniowego przechowywania w warunkach chłodniczych. Utrzymanie temperatury na poziomie około 0°C przyczynia się do utrzymania wysokiej jakości mięsa ptaków po uboju. Przechowywanie mięsa w tuszach zwierząt rzeźnych i tuszek drobiowych skutecznie schłodzonych powoduje, że wzrasta w nich tylko populacja drobnoustrojów psychrotroficzych. Po upływie 16 dni niemal w całości tworzą ją najczęściej przedstawiciele z rodzaju Pseudomonas, a mięso wykazuje już symptomy zepsucia, których zakres zależy od gatunku drobnoustrojów odpowiedzialnych za rozwój tych procesów. Dominujące w schłodzonym mięsie G-ujemne tlenowe pałeczki z rodzaju Pseudomonas wykorzystują glikogen, a po jego wyczerpaniu aminokwasy. W efekcie prowadzi to do wzrostu wartości pH oraz obniżenia trwałości i jakości mięsa. Mięso wychłodzone infekują także pałeczki z rodzaju Acinetobacter i bakterie rodzaju Moraxella, które rozkładają białko. Na wilgotnych powierzchniach tusz mogą dodatkowo pojawiać się kropidlaki z rodzaju Aspergillus. Mięso świeże (w tuszach) wykazuje w fazie chłodzenia poubojowego tym większą stabilność, im bardziej zmniejszymy aw. Wyróżnik ten może ulec obniżeniu na powierzchni tuszy na skutek ususzki spowodowanej chłodzeniem, czemu sprzyja niska wilgotność otaczającego tusze powietrza. Dzięki takim działaniom istotnie można polepszyć trwałość przechowywanego i dostatecznie wychłodzonego mięsa w tuszach, co szczególnie dotyczy jego powierzchni. Dobierając parametry powietrza otaczające tusze w czasie chłodzenia należy kierować się więc technologicznym kompromisem w zakresie programowania jego wilgotności, a zakładaną wielkością ubytków masy (ususzki) spowodowanych oddawaniem pary wodnej przez chłodzone mięso.
Trwałość wychłodzonego mięsa w tuszach jest w dużym stopniu determinowana poubojowym zanieczyszczeniem mikrobiologicznym, którego wzrost skraca okres przydatności mięsa do spożycia. Stwierdza się, że obniżenie poubojowego zakażenia tusz świńskich o około 25% pozwala wydłużyć trwałość mięsa od 3 do 6 dni.
Chłodzenie poubojowe a jakosć mięsa
Proces chłodzenia poubojowego mięsa i jego chłodnicze przechowywanie, poza wpływaniem na trwałość, stwarza dogodne warunki do zachodzących zmian fizyko- i biochemicznych. Dotyczy to przemian w obrębie barwników hemowych oraz zmian związanych z ubytkami masy, które w zależności od techniki chłodzenia wahają się od 1,5% do poziomu sięgającego 3%. Zachodzące zmiany biochemiczne sprowadzają się natomiast do autolizy białek i hydrolizy tłuszczów, których zakres i tempo kształtuje chłodzenie poubojowe. Procesy związane z autolizą (stężenie pośmiertne, dojrzewanie) rozpoczynają się już w momencie uboju i trwają w czasie chłodniczego przechowywania mięsa. W okresie tym działają enzymy glikolityczne, pod wpływem których następuje rozkład węglowodanów mięsa, w tym glikogenu. Prowadzi to do powstania kwasu mlekowego, który wraz z uwolnionym kwasem fosforowym powoduje zakwaszenie mięsa. Wartość pH może obniżyć się wówczas do najniższego poziomu wynoszącego 5,4 jednostki, co stwarza niekorzystne warunki dla rozwoju drobnoustrojów. Mięso drobiowe typu RFN uzyskuje natomiast pHULT na poziomie 5,5-5,6, chociaż proces glikolizy w tym mięsie może niekorzystnie dla jego trwałości zakończyć się przy uzyskaniu wartości pH w zakresie 6,0-6,1, na co mają wpływ czynniki przyżyciowe.
Mięso zakwaszające się prawidłowo po uboju, w fazie stężenia pośmiertnego, uznaje się za potencjalnie dostatecznie trwałe, jeśli jego stan biochemiczny daje stosunkowo pewną gwarancję prawidłowego przebiegu dalszych etapów autolizy. Zagrażające jego trwałości w czasie przebiegu tych przemian są odbywające się procesy mikrobiologiczne, pod wpływem których może następować psucie się mięsa.
W procesie chłodzenia poubojowego stosuje się systemy oparte na technologii zmniejszającej radykalnie tzw. ususzkę i gwarantującej uzyskanie wysokiej jakości mięsa w tuszach oraz dużej jego trwałości. W praktyce sprowadza się to do stosowania systemów jednostopniowych chłodzenia mięsa pochodzącego od dużych zwierząt rzeźnych, wśród których wyróżnia się chłodzenie szybkie stosowane w wariantach określanych jako chłodzenie szokowe i chłodzenie ultraszybkie. W chłodzeniu szokowym stosuje się w I fazie temperaturę -5 ÷ -8°C przez okres 2 godzin, co prowadzi do uzyskania na powierzchni tuszy temperatury bliskiej -1°C, a w najgrubszej warstwie tuszy 16-20°C. Po tym etapie następuje tzw. pasywne chłodzenie w temperaturze 0°C, które doprowadza do uzyskania temperatury w mięsie do poziomu około 4°C w ciągu 14-18 godzin (tusze świń) lub 18-36 godzin (tusze bydła). Chłodzenie techniką ultraszybką charakteryzuje się natomiast stosowaniem temperatury w fazie wstępnej cyklu chłodzenia w zakresie -15÷ -30°C (tusze świń) lub 5 ÷ – 15°C (tusze bydła) prze okres 1 godziny. Następujące potem dochłodzenie odbywa się w II fazie cyklu trwającej 11-13 godzin. System taki jest uzasadniony jest ekonomicznie i technologicznie, ale w pewnych przypadkach może wpływać na obniżenie jakości chłodzonego mięsa. Negatywny efekt tak gwałtownego wychłodzenia pojawia się przy spadku temperatury wewnątrz mięśni poniżej 12°C w momencie, gdy mają one jeszcze wartość pH> 6,2, czyli jeszcze przed wystąpieniem stężenia pośmiertnego, tj. w czasie kiedy mięso znajduje się w fazie pre- rigor mortis. Obserwowane zjawisko występuje w postaci negatywnego dla jakości mięsa skurczu chłodniczego (cold shortening). Dotyczy to głównie tusz bydlęcych oraz tusz cielęcych i owczych. Tusze bydlęce jeszcze po 10 godzinach od uboju mogą być podatne na tego typu nieodwracalne zmiany, które polegają na skróceniu sarkomerów wywołujących kontrakcję między aktyną i miozyną. W efekcie prowadzi to do niekorzystnej twardości i łykowatość mięsa. Praktycznym sposobem zapobiegania temu zjawisku jest stosowanie zabiegu elektrostymulacji na etapie poprzedzającym cykl chłodzenia, co powoduje wyczerpanie rezerw energetycznych w mięsie i w rezultacie przyspiesza wystąpienie stężenia pośmiertnego. Proces elektrostymulacji uaktywnia ponadto kalpainy, co sprzyja dobrej jakości mięsa wskutek dokonującej się szybszej proteolizy białek.
Do techniki ultraszybkiego wychłodzenia półtusz świńskich został opracowany konstrukcyjnie specjalny tunel, w którym wyodrębniono dwie strefy. Kolejka transportowa za pomocą której półtusze są przemieszczane zaprojektowana została w ten sposób, aby zapewnić równomierne chłodzenie. Półtusze pokonując kolejne odcinki tunelu zmieniają swoje położenie względem chłodnic. Powoduje to, że za każdym przejściem inna strona półtuszy poddawana jest działaniu strumienia zimnego powietrza. W pierwszej strefie (temperatura -25° C) następuje pokrycie skóry cienką warstwą lodu (tzw. zeszklenie) i następnie półtusza trafia do drugiej strefy w celu dochłodzenia (do temperatury wewnątrz mięśni maksymalnie wynoszącej 5°C). W praktyce jest to wydajny system, który daje wymierne korzyści ekonomiczne (mała ususzka) oraz wpływa na dobrą jakość i dużą trwałość chłodzonego mięsa w półtuszach.
W chłodzeniu tuszek drobiowych dobrym rozwiązaniem dającym trwałość mięsa i jego dobrą jakość jest wykorzystanie metody natryskowo- powietrznej, w której po schłodzeniu natryskiem wody następuje faza dochłodzenia powietrzem w tunelu o temperaturze 0°C i ruchu powietrza wynoszącym 3- 5 m/s. Strumień powietrza osusza powierzchnię tuszek, co obniża na ich powierzchni pożądaną dla trwałości aktywność wody. Trwałość mięsa drobiowego w tuszkach wydłużyć można poprzez stosowanie głębokiego schładzania, tj. do osiągnięcia temperatury krioskopowej. Schłodzone tuszki przetrzymuje się następnie w temperaturze otoczenia wynoszącej -1÷ -2°C, co zapewnia trwałość mięsa nawet do 20 dni.
Literatura dostępna w redakcji
dr inż. Jerzy Wajdzik