Mięso wołowe odgrywa bardzo ważną rolę w żywieniu człowieka. Wpływa na to jego wartość odżywczą i dietetyczną oraz wysokie cechy jakościowe. Konsumenci tego mięsa oczekują produktu nie tylko bezpiecznego, ale zawierającego składniki funkcjonalne i bioaktywne, jak również dostarczającego pożądanych wrażeń sensorycznych. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom rynku producenci mięsa wołowego gwarantują jego wysoką jakość konsumpcyjną i przydatność kulinarną. Dla uzyskania przez wołowinę wysokiej wartości kulinarnej stosuje się często dodatkowe zabiegi, do których należy głównie odpowiednio długie jej przechowywanie w warunkach umożliwiających właściwy i pożądany przebieg przemian poubojowych w tkance mięśniowej.
Bezpośrednio po uboju bydła w pozyskanym mięsie wołowym rozpoczynają się bardzo złożone przemiany biochemiczne i fizykochemiczne związane z degradacją węglowodanów, nukleotydów, białek oraz lipidów prowadzące do kształtowania się cech pożądanych, typowych dla mięsa kulinarnego. Dotyczy to głównie zmian w zakresie wyróżnika soczystości, a przede wszystkim kruchości. Modyfikacjom postępującym w czasie przemian ulega ponadto smak mięsa, jego zapach i barwa oraz wartość pH, wodochłonność i szeroko rozumiana konsystencja. Korzystne zmiany poubojowe prowadzące do wytworzenia pożądanych cech jakościowych mięsa wołowego określa się mianem dojrzewania, kruszenia lub proces ten nazywa się potocznie sezonowaniem.
Efekt dojrzewania mięsa wołowego oceniany jest przede wszystkim z punktu widzenia wytworzonej kruchości, którą kształtuje działanie własne enzymów proteolitycznych w warunkach właściwego stopnia zakwaszenia poubojowego mięsa. Drugim wyróżnikiem składowym tekstury mięsa zmieniającym się w okresie poubojowym jest charakteryzująca się wyraźną zmiennością soczystość. Wyróżnik ten w początkowym okresie przemian poubojowych ulega pogorszeniu, by w ostatniej fazie dojrzewania osiągnąć swoją pożądaną wartość, co jest efektem proteolizy białek, wzrostu wartości pH oraz przemiany elektrolitów(Ca+2, K+1). Kruchość i soczystość mięsa wołowego w sposób naturalny determinowana jest ponadto zawartością w nim tłuszczu śródmięśniowego IMF (intramuscular fat). Wobec wymienionych przesłanek można stwierdzić, że proces dojrzewania jest zjawiskiem naturalnym, czyli mogącym przebiegać bez użycia jakichkolwiek substancji dodatkowych. W praktyce istnieją jednak zabiegi wspomagające oraz możliwość dodatku przypraw i innych substancji (np. enzymów) poprawiających walory smakowo- zapachowe wołowiny i zwiększające jej akceptowalność w momencie uzyskania cech mięsa dojrzałego. Proces dojrzewania mięsa wołowego, podobnie jak dojrzewanie jagnięciny i dziczyzny, jako złożony proces przemian uzależniony jest od wielu naturalnych czynników związanych tak z cechami fizjologicznymi zwierzęcia, jak i z właściwościami fizykochemicznymi oraz składem tkanki mięśniowej. Ze względu na te wyróżniki jagnięcina, dziczyzna i mięso wołowe różnią się zdecydowanie od mięsa wieprzowego, co przejawia się znacznie wolniejszym przebiegiem w nich zmian poubojowych. W efekcie zanim mięso wołowe osiągnie wartość pH ULT może minąć aż 35 godzin od uboju. Do wystąpienia rigor mortis w tym mięsie może upłynąć natomiast 18 godzin. Ten powolny spadek wartości pH, a przy tym wolniejsze zużywanie związków bogatych w energię prowadzą do ryzyka wystąpienia niekorzystnego skurczu chłodniczego (cold shortening). Powstanie tego zjawiska istotnie zakłóca pożądany efekt dojrzewania mięsa wołowego, czego efektem jest nieodwracalna możliwość uzyskania dobrej kruchości mięsa. W praktyce technologicznej przemianami poubojowymi mięsa wołowego prowadzącymi do uzyskania dobrego efektu dojrzewania należy tak sterować (temperatura, wilgotność względna), aby przebiegały one optymalnie dla uzyskania dobrej jakości mięsa oraz jego trwałości mikrobiologicznej.
Dojrzewanie mięsa wołowego
Dojrzewanie (kruszenie, sezonowanie) wołowego mięsa kulinarnego jest procesem wewnątrztkankowym zaczynającym się zaraz po uboju, ale przede wszystkim zachodzącym podczas chłodzenia mięsa i jego przechowywania w kontrolowanych warunkach. W tak przebiegającym procesie uzyskuje się postępującą poprawę kruchości, której szybkość i rozmiary są dość różne. Wzrost kruchości mięsa w czasie dojrzewania należy tłumaczyć przede wszystkim zmianami (proteoliza) w strukturach białek miofibrylarnych. Kształtowanie kruchości mięsa wołowego zmieniają w stosunkowo małym stopniu właściwości mechaniczne tkanki łącznej. Wpływ na te zmiany ma jedynie stopień usieciowania kolagenu. Zmiany dokonujące się w białkach miofibrylarnych są determinowane temperaturą dojrzewania. Powyżej 25°C zachodzi relatywnie szybki rozkład tych białek, a w temperaturze chłodni (0-5°C) białka te nie rozdzielają się w ogóle. Duże znaczenie dla efektu dojrzewania wołowiny ma również rozkład desminy, jednego z białek należącego do grupy białek cytoszkieletowych. W przemianach proteolitycznych zachodzących w czasie dojrzewania wołowiny istotną rolę odgrywają różne grupy proteinaz, w tym przede wszystkim kalpainy, katepsyny i przypuszczalnie tzw. proteinazy multikatalityczne (MPC= multicatalytic proteinases). Optymalne działanie kalpain leży w zakresie wartości pH od 7 do 7,5 a regulatorem ich aktywności są kationy wapnia oraz inhibitor proteinaz- kalpastatyna. W procesie dojrzewania uczestniczą również katepsyny (proteinazy lizosomalne), które są aktywne nawet przy niskiej wartości pH , tj. od poziomu 3,0. Aktywność tych enzymów jest regulowana przez inhibitory proteinaz, zwane cystatynami.
W związku z występującą charakterystyką podstaw technologicznych procesu dojrzewania wołowiny wyróżnia się dwa sposoby jego prowadzenia, tj. suche (dojrzewanie na sucho, dry ageing) oraz mokre (dojrzewanie na mokro, wet ageing) i dojrzewanie mokre prowadzone w warunkach próżniowych (vacuum ageing). Wszystkie techniki dojrzewania prowadzą do poprawy cech sensorycznych wołowiny, tj. kruchości, soczystości i smakowitości, przy czym wzrost kruchości jest uznawany zawsze za najważniejsze kryterium jakościowe mięsa dojrzałego. W przypadku techniki suchej uzasadnione jest dążenie do uzyskania unikatowego profilu smakowo- zapachowego mięsa. Atutem procesu prowadzonego techniką ,,na mokro” jest znaczące ograniczenie wielkości ubytków masy, wydłużenie okresu przydatności mięsa do spożycia przy relatywnie dobrze zachowanych jego cechach smakowo-zapachowych oraz obniżenie kosztów w porównaniu z procesem prowadzonym techniką suchą.
Jakość mikrobiologiczna mięsa
Dominującą mikroflorą powierzchni mięsa w ćwierćtuszach wołowych kierowanych na cele kulinarne są drobnoustroje wykazujące zdolność do rozwoju w temperaturze około 20°C, a jedynie w około 1% występuje na nich mikroflora rozwijająca się w temperaturze zbliżonej do 0° C. Rozwój mikroflory mezofilnej, której przedstawicielami są bakterie z rodzin: Enterobacteriaceae, Micrococcaceae, Bacillaceae i Lactobacillaceae, dość skutecznie hamuje proces chłodzenia poubojowego. Warunkiem jest jednak szybkie przekroczenie granicznej temperatury ich wzrostu wynoszącej 10°C. Niektóre jednak z drobnoustrojów mezofilnych (np. Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum) zdolne są do wzrostu nawet w temperaturze około 5°C. Dla jakości mięsa wołowego istotna jest szczególnie redukcja stopnia zanieczyszczenia bakteriami z rodziny Enterobacteriaceae, które powszechnie występują w tuszach bydlęcych po uboju. Odsetek tusz zanieczyszczonych tymi drobnoustrojami stanowi często 55%, a niekiedy sięga nawet poziomu 67%.W temperaturze poniżej 5°C rozwijają się przede wszystkim drobnoustroje psychrofilne zdominowane przez rodzaj Micrococcus i Pseudomonas. Do typowej mikroflory psychrofilnej występującej w mięsie chłodzonym należą ponadto bakterie saprofityczne z rodzaju Proteus, Moraxella, Alcaligenes, Acinetobacter oraz rozwijające się w niskich temperaturach chorobotwórcze gatunki Escherichia i Yersinia. Trwałość mięsa wołowego przechowywanego w warunkach chłodniczych łączy się więc ściśle ze stopniem jego zakażenia mikroflorą psychrofilną oraz jej aktywnością enzymatyczną. W warunkach chłodni, tj. temperatury w zakresie 0-2°C rozwijające się psychrofile (głównie z rodzaju Pseudomonas) z upływem czasu stają się mikroflorą dominującą. W warunkach chłodniczych rzadko natomiast dochodzi do rozwoju w mięsie psychrofilnych pleśni i drożdży, co wynika przede wszystkim z ich wolniejszego niż bakterii tempa namnażania i braku sprzyjającej niskiej aktywności wody.
Stan mikrobiologiczny mięsa wołowego wymusza konieczność szybkiego obniżenia poubojowego temperatury mięsa, ale prowadzonego jednak w warunkach eliminujących ryzyko wystąpienia skurczu chłodniczego. Przydatny w zakresie wyeliminowania ryzyka wystąpienia skurczu chłodniczego jest dodatkowy zabieg technologiczny w postaci elektrostymulacji poubojowej, który eliminuje ryzyko wystąpienia tej wady jakościowej przy równoczesnym szybkim tempie chłodzenia. Skuteczność chłodzenia prowadząca do uzyskania dobrego stanu mikrobiologicznego mięsa po uboju przy zastosowaniu gwałtownego obniżania temperatury wynika z faktu, że wiele drobnoustrojów jest szczególnie wrażliwych na tak nagłe zmiany temperatury środowiska.
Na skuteczność utrzymania wysokiej jakości mięsa wołowego przechowywanego w chłodni rzutuje jego wartość pH. Istotne znaczenie dla zapewnienia odpowiednio wysokiej trwałości mięsa wołowego jest uzyskanie po uboju w mięsie wartości pHULT na poziomie około 5,4. W czasie chłodniczego przechowywania wyróżnik ten nie powinien przekroczyć poziomu pH= 6,4, który należy traktować jako wartość krytyczną.
Stan mikrobiologiczny dojrzewającej wołowiny
Kluczowym parametrem decydującym o efekcie procesu dojrzewania mięsa wołowego (aktywność enzymów endogennych) jest temperatura przechowywania dojrzewającego mięsa. W związku z tym, że niestety wyróżnik ten kształtuje również wzrost mikroorganizmów to za optymalną temperaturę prowadzenia dojrzewania przyjmuje się zakres wynoszący 0-4°C. Podwyższona temperatura procesu intensyfikuje przemiany o podłożu enzymatycznym i poprawia właściwości sensoryczne mięsa, ale z drugiej strony sprzyja szybszemu wzrostowi drobnoustrojów, co może powodować pojawienie się niepożądanych odchyleń smaku i zapachu. Dobrym rozwiązaniem jest przechowywanie mięsa w temperaturze ujemnej, tj. od -0,5°C do -1°C. W praktyce technologicznej przyjmuje się, że im proces dojrzewania trwa dłużej, tym należy stosować niższą temperaturę, ale na poziomie nie powodującym zamrożenia mięsa. Zaletą stosowania niskich temperatur jest znaczący dla trwałości mięsa fakt, iż większość bakterii chorobotwórczych do swojego wzrostu lub/ i produkcji toksyn wymaga temperatur powyżej 4°C.Drugim, poza temperaturą, istotnym parametrem dojrzewania jest wilgotność względna powietrza, która odgrywa szczególną rolę w metodzie suchej. Kondensująca na powierzchni mięsa przy dużej wilgotności para wodna wpływa na wzrost aktywności wody, co sprzyja rozwojowi drobnoustrojów odpowiedzialnych za psucie się mięsa. W tych przemianach rozkładowych mięsa (degradacja białek, gnicie) szczególne znaczenie ma rozkład aminokwasów, który prowadzi do powstawania związków o negatywnych cechach organoleptycznych. Powstają one w wyniku dekarboksylacji (aminy), dezaminacji (NH3, ketokwasy, kwasy tłuszczowe) oraz specyficznego rozkładu (H2S, indol, skatol).
Mięso wołowe poddawane dojrzewaniu charakteryzuje się relatywnie wysoką aktywnością wody, co powoduje, że jest podatne na rozwój drobnoustrojów, w tym G-ujemnych bakterii (włącznie z rodzajem Salmonella) oraz bakterii z rodzaju Bacillus i Clostridium. Rozwojowi beztlenowców szczególnie sprzyjają warunki dojrzewania wołowiny zamkniętej próżniowo w opakowaniu hermetycznym (dojrzewanie mokre). Warunki takie eliminują natomiast rozwój tlenowych bakterii proteolitycznych z rodzaju Pseudomonas oraz większości pleśni i drożdży. W zamkniętych hermetycznie opakowaniach mogą jednak rozwijać się fakultatywnie anaerobowe bakterie z rodzaju Lactobacillus oraz bakterie z rodzaju Enterococcus i niektóre gatunki z rodzaju Bacillus. W przypadku wołowiny dojrzewającej na sucho obserwuje się na powierzchni mięsa większą ogólną liczbę drożdży i bakterii, szczególnie tych z rodziny Enterobacteriaceae. Warunki próżniowe dojrzewania wołowiny (metoda mokra) powodują zmniejszenie obecności w tkance wymienionych grup drobnoustrojów, ale równocześnie wpływają na wzrost ilości bakterii fermentacji mlekowej. Na status mikrobiologiczny mięsa wołowego dojrzewającego istotny wpływ wywiera zawsze rodzaj zastosowanej metody w połączeniu z czasem dojrzewania. Niezależnie od zastosowanej metody w wołowinie dojrzewającej generalnie nie stwierdza się występowania bakterii Listeria spp. i Brochothrix thermosphacta. Natomiast liczba mikroorganizmów z rodzaju Pseudomonas i bakterii z rodziny Enterobacteriaceae (w tym Escherichia coli) występuje na poziomie porównywalnym z limitami analogicznymi jak dla mięsa świeżego. Przestrzeganie zasad dobrej praktyki technologicznej niweluje w zasadzie również ryzyko zwiększonej obecności drobnoustrojów chorobotwórczych, takich jak Salmonella i Listeria monocytogenes. Warunkami zapobiegającymi pojawieniu się w dojrzewającej wołowinie bakterii Escherichia coli, Salmonella spp., Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, toksynogennej Yersinia spp., Campylobacter spp. i Clostridium spp. jest prowadzenie dojrzewania mięsa wołowego metodą suchą w temperaturach mieszczących się w zakresie od – 0,5°C do 3°C, przy wilgotności względnej 75- 85 % i ruchu powietrza 0,2- 0,5 m/s przez maksymalnie 35 dni. W warunkach takich również toksykogenne pleśnie z rodzaju Penicillium i Aspergillus nie są zdolne do wytwarzania mykotoksyn.
Dojrzała wołowina uzyskana w procesie kruszenia na sucho charakteryzuje się większą obecnością na swojej powierzchni drożdży i pleśni, co najprawdopodobniej jest wynikiem powierzchniowego wysuszenia mięsa w trakcie trwającego dojrzewania i niższą aktywnością wody, którą bardziej niż bakterie tolerują drożdże i pleśnie. Stosowanie temperatury od – 0,5°C do 3°C w czasie dojrzewania wołowiny w warunkach niskiej aktywności wody powoduje, że zdolność pleśni do wytwarzania mykotoksyn staje się jednak mało prawdopodobna. Przydatną w procesie dojrzewania wołowiny jest jedynie pleśń Thamnidium spp., która zwykle pojawia się na tkance tłuszczowej w postaci charakterystycznych bladoszarych plastrów z tzw. wąsami. Pleśnie z tego rodzaju uwalniają proteazy kolagenolityczne, co doprowadza do rozkładu tkanki mięśniowej i łącznej. W efekcie w ten sposób drobnoustroje te przyczyniają się do poprawy kruchości i smakowitości mięsa wołowego.
Główną przyczyną psucia się dojrzewającej wołowiny pozostają zawsze gatunki bakterii Pseudomonas spp., Lactobacillus spp., Shewanella spp., Clostridium spp., Enterococcus spp., Brochothrix spp., Leuconostoc spp. oraz Weissella spp.
Innowacje w technologii dojrzewania
Innowacyjnym rozwiązaniem w technologii dojrzewania mięsa wołowego jest stosowanie tego procesu, po uprzednim zapakowaniu mięsa w opakowaniach z tworzywa wysoko przepuszczalnego dla pary wodnej (dostępne wariantowe opakowania na rynku: 2500 lub 5000g/ 50 μ/m2/ 24 h w temperaturze 38°C i wilgotności względnej 50%) oraz niską dla tlenu (poniżej 2,5 cm3/m2/24h), które określa się dojrzewaniem suchym w worku (dry ageing in a bag). W metodzie tej następuje utrata wilgoci z mięsa, ale tworzenie się obsuszonej powierzchniowej warstwy mięsa jest mniejsze niż w tradycyjnej metodzie suchej. Opakowania nowej generacji ograniczają również dostęp do dojrzewającego mięsa powietrza, co wpływa pozytywnie na jego trwałość mikrobiologiczną . W celu poprawy stanu mikrobiologicznego dojrzewającego mięsa wołowego można wykorzystywać promieniowanie UV o długości fali w zakresie 200- 300 nm, co dezaktywuje lub uszkadza mikroorganizmy w miejscu dotarcia fal. Bakterie i zarodniki grzybów przenoszonych drogą powietrzną można także niszczyć z wykorzystaniem zimnej plazmy, która w wyniku oddziaływania z cząsteczkami wody zawartej w powietrzu powoduje powstawanie jednostek hydroksylowych. Jednostki te wiążąc się ze ścianami komórkowymi mikroorganizmów zakłócają ich metabolizm i przyczyniają się w efekcie do ich zniszczenia. Innowacyjnym rozwiązaniem jest stosowanie także biopolimerów, jako aktywnych materiałów opakowaniowych o właściwościach antybakteryjnych, które ograniczają liczbę bakterii tlenowych, drożdży i pleśni.
Literatura dostępna w redakcji
dr inż. Jerzy Wajdzik