tehnologija mesa 1...tehnologija mesa 11. izdanje, 2016. autori: dr dušan Živković dr slaviša...

TEHNOLOGIJA MESA 1

UNIVERZITET U BEOGRADUPOLJOPRIVREDNI FAKULTET

Dr Dušan Živković • Dr Slaviša Stajić

Beograd 2016.

TEHNOLOGIJA MESA 11. izdanje, 2016.

Autori:Dr Dušan ŽivkovićDr Slaviša Stajić

RecenzentiDr Dragojlo Obradović, redovni profesor u penziji, Poljoprivredni fakultet Univerziteta u BeograduDr Slobodan Lilić, viši naučni saradnik, Institut za higijenu i tehnologiju mesa u Beogradu

Glavni i odgovorni urednikDr Dušan Radivojević

LekturaAgencija MahačMa

Grafičko oblikovanjeEllipsis, Beograd

IzdavačPoljoprivredni fakultet Univerziteta u BeograduNemanjina 6, 11080 Zemuntel.: 011/4413–555faks: 011/2193–659e-mail: [email protected]

Tiraž100 primeraka

ŠtampaAll In One Copy & Print Center, Beograd

Zabranjuje se umnožavanje, distribucija, objavljivanje, prerada i svaka druga nezakonita upotreba ovog autorskog dela u celosti ili njegovih delova u bilo kom obliku i postupku, uključujući štampanje, fotokopiranje, fotografisanje, skeniranje ili čuvanje u elektronskom obliku, odnosno sve aktivnosti koje bi doprinele da ovo delo bude dostupno javnosti na način koji omogućava pojedincu ili grupi da ovo delo objavljuje i distribuira bez pismene saglasnosti autora i izdavača. Svako neovlašćeno korišćenje ovog autorskog dela predstavlja kršenje Zakona o autorskim i srodnim pravima.

CIP - Каталогизација у публикацијиНародна библиотека Србије, Београд 637.5.03(075.8) ЖИВКОВИЋ, Душан, 1959- Tehnologija mesa 1 / Dušan Živković, Slaviša Stajić. - 1. izd. - Beograd : Poljoprivredni fakultet Univerziteta, 2016 (Beograd : All In One Copy & Print Center). - 229 str. : ilustr. ; 25 cm Tiraž 100. - Bibliografija uz svako poglavlje. ISBN 978-86-7834-255-41. Стајић, Славиша, 1978- [аутор]a) Месо - ТехнологијаCOBISS.SR-ID 227110412

SADRŽAJ

1 oSnove konzeRvISAnJA meSA ................................................................................................................................9 1.1 �PROMENE�U�MESU�TOKOM�ČUVANJA�I�KVAR�MESA .......................................................................... 10 1.2 �SISTEMATIKA�POSTUPAKA�KONZERVISANJA�MESA ...........................................................................12

2 HLAĐenJe meSA ..................................................................................................................................................................15 2.1 �HLAĐENJE�MESA�KROZ�ISTORIJU ........................................................................................................... 15 2.2 KONZERVISANJE�MESA�NISKIM�TEMPERATURAMA ........................................................................... 16

2.2.1 Naseljavanje�mikroorganizama�na�meso ....................................................................................... 172.2.2 Nivo�kontaminacije�mesa ............................................................................................................... 182.2.3 Promena�uslova�sredine�u�ranim�fazama�postmortem ................................................................182.2.4 Mikroflora�mesa .............................................................................................................................. 182.2.5 Pad�aw�vrednosti�površine�mesa�tokom�hlađenja .........................................................................19

2.3 RASHLAdNO�POSTROJENJE .................................................................................................................... 20 2.4 PRENOS�MASE�I�TOPLOTE�TOKOM�HLAĐENJA�MESA ......................................................................... 21 2.5 POdELA�POSTUPAKA�HLAĐENJA�MESA ................................................................................................23 2.6 UREĐENJE�ObJEKATA�I�PROSTORIJA�ZA�HLAĐENJE�MESA ................................................................ 24

2.6.1 Kontrola�procesa ............................................................................................................................. 252.6.2 Obezbeđenje�izotermije�u�komori .................................................................................................252.6.3 Relativna�vlažnost�u�komori�za�hlađenje .......................................................................................28

2.7 TEHNOLOgIJA�HLAĐENJA�MESA�PAPKARA�I�KOPITARA ....................................................................282.7.1 Sporo�hlađenje ................................................................................................................................. 292.7.2 Jednofazno�brzo�hlađenje ............................................................................................................... 302.7.3 Višefazno�brzo�hlađenje .................................................................................................................. 302.7.4 Višefazno�veoma�brzo�hlađenje ...................................................................................................... 32

2.7.4.1 Skraćenje�na�hladnoći ......................................................................................................... 332.7.5 Sprej-hlađenje .................................................................................................................................. 342.7.6 Toplo�rasecanje�mesa ...................................................................................................................... 352.7.7 Zakonska�regulativa�i�zahtevi .......................................................................................................... 37

2.8 TEHNOLOgIJA�HLAĐENJA�žIVINSKOg�MESA ....................................................................................... 372.8.1 Klasično�vazdušno�hlađenje� ........................................................................................................... 382.8.2 Hlađenje�uz�primenu�tuširanja� ...................................................................................................... 392.8.3 Sprej-hlađenje� ................................................................................................................................402.8.4 Hlađenje�potapanjem .....................................................................................................................40

2.9 HLAĐENJE�RIbE .......................................................................................................................................... 422.10 HLAĐENJE�ORgANA .................................................................................................................................. 432.11 SKLAdIšTENJE�I�OdRžIVOST�OHLAĐENOg�MESA ...............................................................................44

3 zAmRzAvAnJe meSA ......................................................................................................................................................47 3.1 UTIcAJ�ZAMRZAVANJA�NA�MIKROORgANIZME .................................................................................48 3.2 SASTAV�I�OSObINE�VOdE .........................................................................................................................48 3.3 VOdA�U�MESU ........................................................................................................................................... 50 3.4 ZAMRZAVANJE�VOdE�U�MESU ............................................................................................................... 51

3.4.1 brzina�zamrzavanja�vode�u�mesu� .................................................................................................. 52

3.5 UTIcAJ�ZAMRZAVANJA�VOdE�NA�MESO .............................................................................................. 523.5.1 Fizičke�promene�u�mesu ................................................................................................................. 523.5.2 denaturacija�proteina ..................................................................................................................... 523.5.3 Uticaj�zamrzavanja�na�tehnološka�svojstva�mesa .........................................................................533.5.4 Uticaj�zamrzavanja�na�senzorna�svojstva�mesa ............................................................................ 533.5.5 Uticaj�zamrzavanja�na�enzime ........................................................................................................ 533.5.6 Inaktivacija�parazita�zamrzavanjem ...............................................................................................54

3.6 PROMENE�ZAMRZNUTOg�MESA�TOKOM�SKLAdIšTENJA .................................................................543.6.1 Migracija�vode�u�smrznutom�mesu�/iz�njega ................................................................................543.6.2 Kalo� .................................................................................................................................................. 543.6.3 Rekristalizacija� ................................................................................................................................ 553.6.4 Opekotine� ....................................................................................................................................... 563.6.5 Vakuumiranje�i�obmotavanje�zamrznutog�mesa ..........................................................................563.6.6 glaziranje� ........................................................................................................................................ 56

3.7 UREĐENJE�ObJEKATA�I�PROSTORIJA�ZA�ZAMRZAVANJE�MESA ........................................................56 3.8 TEHNOLOgIJA�ZAMRZAVANJA�MESA ...................................................................................................58

3.8.1 Vazdušno�zamrzavanje�................................................................................................................... 583.8.2 Kontaktno�zamrzavanje ..................................................................................................................603.8.3 Kriogeno�zamrzavanje� ................................................................................................................... 62

3.9 OdMRZAVANJE�I�TEMPERIRANJE�MESA ...............................................................................................633.9.1 Senzorni�i�mikrobiološki�kvalitet�odmrznutog�mesa .....................................................................63

3.10 TEHNOLOgIJA�OdMRZAVANJA�MESA...................................................................................................643.10.1 Odmrzavanje�u�mirnom�vazduhu� ................................................................................................643.10.2 Odmrzavanje�u�struji�vazduha� .....................................................................................................643.10.3 Odmrzavanje�u�vodi� ..................................................................................................................... 653.10.4 Odmrzavanje�u�vakuumu�(vacuum-heat thawing) .....................................................................653.10.5 Odmrzavanje�električnom�energijom ..........................................................................................65

3.10.5.1 Odmrzavanje�strujom�male�frekvencije� .........................................................................663.10.5.2 �Odmrzavanje�radiofrekvencijom�i�mikrotalasima�kao�formom

dielektričnog�zagrevanja .................................................................................................663.11 SKLAdITENJE�I�OdRžIVOST�ZAMRZNUTOg�MESA ..............................................................................66

4 SoLJenJe I SALAmuRenJe ...........................................................................................................................................71 4.1 POSTUPcI�SOLJENJA�I�SALAMURENJA .................................................................................................. 72 4.2 SASTOJcI�SALAMURENJA�I�NJIHOV�ZNAČAJ ........................................................................................ 73

4.2.1 Kuhinjska�so ..................................................................................................................................... 734.2.2 Polifosfati ......................................................................................................................................... 774.2.3 Nitriti�i�nitrati ................................................................................................................................... 794.2.4 Značaj�nitrita�i�nitrata�u�ishrani ......................................................................................................864.2.5 Alternativna�salamura .................................................................................................................... 894.2.6 Askorbinska�kiselina�i�askorbati ......................................................................................................904.2.7 Organske�kiseline�i�njihove�soli ....................................................................................................... 924.2.8 Ugljeni�hidrati .................................................................................................................................. 934.2.9 Proteinski�dodaci ............................................................................................................................. 95

4.2.9.1 Proteinski�dodaci�biljnog�porekla ...................................................................................... 954.2.9.2 Proteinski�dodaci�životinjskog�porekla ..............................................................................96

4.2.10 Hidrokoloidi ................................................................................................................................... 97

5 kISeLJenJe ............................................................................................................................................................................. 101 5.1 UTIcAJ�pH�VREdNOSTI�NA�LETALNI�EFEKAT�TEMPERATURE ..........................................................102 5.2 UTIcAJ�pH�VREdNOSTI�NA�OSTALA�SVOJSTVA�MESA ......................................................................103 5.3 KISELJENJE................................................................................................................................................104 5.4 MARINIRANJE .......................................................................................................................................... 105

6 DImLJenJe ............................................................................................................................................................................. 107 6.1 PROIZVOdNJA�dIMA ..............................................................................................................................108 6.2 POSTUPcI�dIMLJENJA ............................................................................................................................109 6.3 FIZIČKO-HEMIJSKA�SVOJSTVA�dIMA ...................................................................................................112 6.4 UTIcAJ�JEdINJENJA�dIMA�NA�KVALITET�PROIZVOdA�Od�MESA ....................................................115

6.4.1 Antimikrobni�i�antioksidativni�uticaj�jedinjenja�dima ..................................................................1156.4.2 Uticaj�dima�na�senzorni�kvalitet�proizvoda ................................................................................. 1166.4.3 Neželjeni�efekti�dimljenja .............................................................................................................118

6.5 KONdENZATI�dIMA�–�TEČNI�dIM .........................................................................................................120

7 feRmenTAcIJA................................................................................................................................................................... 125 7.1 FERMENTISANE�KObASIcE ......................................................................................................................................... 126 7.2 FERMENTAcIJA ............................................................................................................................................................... 126

7.2.1 Mlečnokiselinska�fermentacija .....................................................................................................127 7.3 STARTER�KULTURE ..................................................................................................................................128

7.3.1 Istorijat�i�pojam ..............................................................................................................................1287.3.2 Mikroorganizmi .............................................................................................................................129

7.3.2.1 bakterije�mlečne�kiseline..................................................................................................1297.3.2.2 Katalaza�pozitivne�koke .................................................................................................... 131

7.4 PROdUKTI�METAbOLIZMA�I�NJIHOV�ZNAČAJ ....................................................................................1327.4.1 Mlečna�kiselina ..............................................................................................................................132

7.4.1.1 Antimikrobni�uticaj� ...........................................................................................................1347.4.1.2 Uticaj�na�boju ....................................................................................................................1347.4.1.3 Uticaj�na�teksturu ..............................................................................................................1347.4.1.4 Uticaj�na�miris�i�ukus� ........................................................................................................134

7.4.2 bakteriocini ....................................................................................................................................1347.4.3 Jedinjenja�male�relativne�molekulske�mase ................................................................................135

7.4.3.1 Vodonik-peroksid ..............................................................................................................1357.4.3.2 Reuterin� ............................................................................................................................1367.4.3.3 Ugljen-dioksid� ..................................................................................................................1367.4.3.4 diacetil�i�acetoin ................................................................................................................136

7.4.4 Mikronutrijenti .............................................................................................................................. 1377.4.5 biogeni�amini ................................................................................................................................. 1377.4.6 Produkti�metabolizma�koji�utiču�na�miris�i�ukus� .........................................................................139

8 SuŠenJe ................................................................................................................................................................................... 145 8.1 PRINcIPI�SUšENJA ......................................................................................................................................................... 146 8.2 KINETIKA�SUšENJA ........................................................................................................................................................ 149 8.3 SUšENJE�U�STRUJI�VAZdUHA ..................................................................................................................................... 152 8.4 SUšENJE�U�PREgREJANOJ�PARI ................................................................................................................................. 155 8.5 SUšENJE�U�VAKUUMU ................................................................................................................................................. 156

9 obRADA meSA TopLoTom ..................................................................................................................................... 159 9.1 ObRAdA�MESA�TOPLOTOM�(KAdA�JE�POČELO�KUVANJE?) .............................................................................. 159 9.2 RAZLOZI�ZA�ObRAdU�MESA�TOPLOTOM ............................................................................................................... 160 9.3 SISTEMATIKA�POSTUPAKA�TOPLOTNE�ObRAdE ..................................................................................................161 9.4 UTIcAJ�TOPLOTE�NA�MESO ........................................................................................................................................ 164

9.4.1 Uticaj�toplote�na�boju�mesa..........................................................................................................1649.4.2 Uticaj�toplote�na�proteine�mesa ..................................................................................................1649.4.3 Uticaj�toplote�na�masti�mesa ........................................................................................................1669.4.4 Uticaj�toplote�na�promenu�strukture�i�senzornih�svojstava�mesa .............................................1679.4.5 Uticaj�toplote�na�nutritivna�svojstva�mesa ..................................................................................169

9.5 KONZERVISANJE�MESA�TOPLOTOM .................................................................................................... 1709.5.1 Uništavanje�mikroorganizama�toplotom ..................................................................................... 1719.5.2 decimalna�redukcija�mikroorganizama� ...................................................................................... 1729.5.3 Relativna�termorezistentnost�mikroorganizama ........................................................................ 1749.5.4 12d-koncept .................................................................................................................................. 1769.5.5 Jedinica�letalnosti .......................................................................................................................... 1789.5.6 Određivanje�F-vrednosti�sterilizacije ........................................................................................... 1799.5.7 Režimi�toplotne�obrade�proizvoda�od�mesa ...............................................................................183

9.6 TOPLOTNA�ObRAdA�PROIZVOdA�Od�MESA ......................................................................................1859.6.1 Posude�za�konzerve� ......................................................................................................................1869.6.2 Punjenje�i�zatvaranje�konzervi ......................................................................................................1889.6.3 Uređaji�za�pasterizaciju�proizvoda�od�mesa ................................................................................1909.6.4 Uređaji�za�kuvanje�proizvoda�od�mesa ........................................................................................1919.6.5 Uređaji�za�sterilizaciju�proizvoda�od�mesa ..................................................................................1919.6.6 Pritisak�u�autoklavu�i�konzervi ......................................................................................................194

10 pAkovAnJe meSA ..................................................................................................................................................... 199 10.1 TIPOVI�(NAČINI)�PAKOVANJA�MESA�I�PROIZVOdA�Od�MESA .....................................................201

10.1.1 Tradicionalni�način�pakovanja� .................................................................................................201 10.1.2 Vakuum�pakovanje� ...................................................................................................................202 10.1.3 Pakovanje�u�modifikovanoj�atmosferi�(MAP)� .........................................................................203

10.2 TEHNOLOgIJA�I�OPREMA�ZA�PAKOVANJE�MESA ..........................................................................204 10.2.1 Pakovanje�mesa�u�vakuumu� ....................................................................................................204 10.2.2 Pakovanje�mesa�u�MAP� ...........................................................................................................209

10.2.2.1 gasna�smeša�za�MAP ................................................................................................. 210 10.3 OdRžIVOST�UPAKOVANOg�MESA�I�PROIZVOdA�Od�MESA ........................................................211

11 novI poSTupcI konzeRvISAnJA meSA.................................................................................................. 215 11.1 UPOTREbA�JONIZUJUćEg�ZRAČENJA ................................................................................................................. 216

11.1.1 Istorijat�i�pojam.......................................................................................................................... 216 11.1.2 Postrojenje�za�konzervisanje�hrane�jonizujućim�zračenjem...................................................218 11.1.3 Konzervisanje�mesa�(hrane)�jonizujućim�zračenjem ...............................................................218

11.1.3.1 Antimikrobni�uticaj .....................................................................................................219 11.1.3.2 Uticaj�na�svojstva�mesa�i�proizvoda�od�mesa ...........................................................219

11.1.4 Potencijalna�primena�u�budućnosti .........................................................................................220 11.2 UPOTREbA�VISOKOg�HIdROSTATSKOg�PRITISKA ........................................................................220

11.2.1 Istorijat�i�pojam .........................................................................................................................220 11.2.2 Postrojenje�za�konzervisanje�hrane�visokim�hidrostatskim�pritiskom ..................................221 11.2.3 Konzervisanje�mesa�visokim�hidrostatskim�pritiskom ...........................................................222


11.2.4 Potencijalna�primena�u�budućnosti .........................................................................................224 11.3 TEHNOLOgIJA�SVETLOSNIH�PULSEVA ............................................................................................225

11.3.1 Istorijat�i�pojam .........................................................................................................................225 11.3.2 Konzervisanje�mesa�tehnologijom�svetlosnih�pulseva ...........................................................225


11.3.3 Potencijalna�primena�u�budućnosti .........................................................................................227

Udžbenik�Tehnologija mesa 1�namenjen�je�pre�svega�studentima�osnovnih�i�master�akademskih�studija�Poljoprivrednog�fakulteta�Univerziteta�u�beogradu,�na�modulima�Tehnologija�animalnih�proizvoda,�Upravljanje�bezbednošću�i�kvalitetom�prehrambenih�proizvoda�i�Mikrobiologija�hrane,�kao�i�studentima�specijalističkih�studija�na�Odseku�za�prehrambenu�tehnologiju.�Pored�njih�udžbenik�mogu�koristiti�i�svi�studenti�prehrambeno�tehnološke�struke�koji�se�direktno�ili�indirektno�bave�izučavanjem�tematike�tehnologije�mesa.

Poslednji�udžbenik�sa�ovom�tematikom�napisala�su�tri�profesora�Univerziteta�u�Novom�Sadu,�beogradu�i�Ljubljani�daleke�1980.�godine,�Svetomir�Rahelić,�Jaroslav�Joksimović�i�Franc�bučar.�Zasluga�za�pojavu�ovog�udžbenika�pripada�i�bivšim�profesorima�s�Katedre�za�tehnologiju�animalnih�proizvoda�Sonji�Karan-Đurđić,�dušanu�Čavoškom�i�Vladimiru�Periću,��kao�i�Iliji�Vukoviću,�profesoru�Fakulteta�veterinarske�medicine�Univerziteta�u�beogradu,�ali�i�mnogim�našim�kolegama�vrsnim�poznavaocima�tehnologije�mesa,�kojima�ovom�prilikom�izražavamo�duboko�poštovanje�i�zahvalnost.�

Kao�koautori,�napisali�smo�ovaj�udžbenik�s�ciljem�da�svako�od�nas�obradi�poglavlja�koja�najbolje�poznaje�i�njima�vlada.�želeli�smo�da�stvorimo�korisno�štivo,�namenjeno�obrazovanju�i�radu�budućih�kadrova,�kao�i�široj�tehnološkoj�struci.�cilj�nam�je�bio�da�tematika�strukturom�i�obimom�bude�prilagođena�aktuelnim�potrebama�studenata�i�tehnološke�struke,�a�istovremeno�predstavljena�na�jednostavan�i�jasan�način.

Autori

predgovor

9

OSNOVE KONZERVISANJA MESA1Cilj ovog poglavlja jeste da upozna čitaoca sa osnovnim razlozima konzervisanja mesa kroz istoriju i danas. Takođe, ono treba da ukaže na to da su mnoge metode konzervisanja danas samo način ili alat da se naprave mnogobrojni različiti proizvodi od mesa, da definiše pojam kvara mesa, objasni terminološku razliku između kvara i „promena” u mesu, kao i da ukaže na to da su promene najčešće poželjne pošto doprinose poboljšanju senzornih svojstava kvaliteta mesa.

Cilj poglavlja jeste i da se postavi osnovna sistematika postupaka konzervisanja mesa.

Čovek�je�namirnice�tokom�istorije�konzervisao�s�ciljem�da�ih�sačuva�od�kvarenja�i�time�obezbedi�hranu�u�periodima�nestašica.�Hrane�je�samo�na�pojedinim�mestima�i�samo�u�pojedinim�trenucima�(sazrevanje�voća�i�povrća,�mrest�riba�i�migracije�životinja)�bilo�u�izobilju�i�bila�je�lako�dostupna�čoveku,�pa�ju�je�skupljao�ili�lako�lovio.�Samo�je�bilo�potrebno�da�se�ona�na�neki�način�sačuva.�Ljudi�su�koristili�najjednostavnije,�ali�delotvorne�načine�konzervisanja�hrane,�kao�što�su�sušenje�i�dimljenje,�koje�je�svima�bilo�dostupno,�bilo�da�je�na�suncu�u�tropskom�pojasu,�bilo�na�suncu�i�vetru�u�Skandinaviji�i�Severnoj�Americi.�Takođe,�ljudi�su�rano�uvideli�mogućnost�prirodnih�izvora�hladnoće�(zime,�pećina�ili�hladnih�potoka�i�jezera).�Konzervirana�hrana�bila�je�važna�za�opstanak�porodice�i�malih�ljudskih�zajednica.�

S�vremenom�se�javljaju�i�mali�viškovi�hrane,�pa�čovek�u�neolitskom�periodu�počinje�da�trguje�ukrasnim�kamenjem,�grnčarijom,�oružjem,�metalima�i�konzerviranom�hranom�(suvo�voće,�povrće,�sušena�ili�soljena�riba�i�dr.).�Trgovina�mesom�još�nije�bila�moguća,�ali�se�trgovalo�stokom.�Tokom�antičkog�doba�pojavljuju�se�veći�viškovi�

1. OSNOVE KONZERVISANJA MESA

10

hrane,�pa�konzervisanje�postaje�uobičajeno.�Feničani�trguju�vinom,�maslinovim�uljem�i�usoljenom�ribom,�a�grci�i�Rimljani�počinju�da�prerađuju�meso�i�da�proizvode�kobasice.�Velika�geografska�otkrića�desila�su�se�i�zahvaljujući�mogućnosti�da�čovek�plovi�više�meseci�ili�čak�godina�a�da�na�tim�dugim�putovanjima�koristi�konzerviranu�hranu.�Iako�konzerviranje�hrane�nije�tekovina�novog�doba,�tek�je�u�njemu�stekla�masovnost�i�doživela�pun�procvat.�Istinska�revolucija�u�konzervisanju�hrane�desila�se�posle�otkrića�Nikole�Apera�(1749–1841)�i�Karla�fon�Lindea�(1842–1934).�

Aper�je�bio�pariski�kuvar�i�poslastičar�koji�je�1784.�otkrio�da�se�kvarenje�i�raspadanje�hrane�sprečavaju�ako�se�ona�kuva�u�zatvorenoj�posudi�koja�i�posle�kuvanja�ostaje�zatvorena.�Posle�dužih�istraživanja�Aper�je�uspeo�da�uspori�kvarenje�hrane�na�nekoliko�meseci.�U�to�vreme�ishrana�Napoleonove�vojske�na�bojištu�predstavljala�je�ozbiljan�problem.�Napoleon�I�raspisao�je�nagradu�od�12.000�franaka�u�zlatu,�koju�je�Aper�i�dobio�1809.�za�uspešno�konzervisanje�hrane.

Pred�kraj�istog�veka,�1873,�Karl�fon�Linde�je�proizveo�prvo�primenljivo�rashladno�postrojenje�s�metil-etrom�kao�rashladnim�fluidom.�Već�1876.�bilo�je�u�upotrebi�amonijačno�postrojenje�u�Čikagu,�a�krajem�osamdesetih�za�hlađenje�mesa�koristili�su�ga�veliki�klaničari�u�SAd.�

Sve�do�dvadesetog�veka�konzervisanje�namirnica,�a�pogotovo�mesa,�imalo�je�uglavnom�samo�svrhu�konzervisanja.�Razvoj�nauke,�tehnologije�i�higijene�dovodi�do�ozbiljnog�zaokreta�u�ovoj�oblasti,�pa�pojedine�metode�konzervisanja�počinju�da�se�koriste�ne�samo�u�svrhu�konzervisanja�već�i�s�ciljem�dobijanja�mnogobrojnih�različitih�proizvoda�od�mesa.�

Hlađenje,�zamrzavanje�i�toplotna�obrada�ostaju�nezamenljive�i�najbitnije�metode�za�konzervisanje�mesa,�a�hlađenje�i�toplotna�obrada�predstavljaju�glavni�oslonac�u�proizvodnji�higijenski�ispravnih�i�bezbednih�proizvoda�od�mesa.�Ostale�metode�(soljenje�i�salamurenje,�dimljenje,�fermentacija�i�kiseljenje)�koriste�se�i�kako�bi�uticale�na�senzorna�svojstva�proizvoda�–�boju,�izgled,�teksturu,�miris�i�ukus,�ili�da�utiču�na�način�prezentacije�proizvoda�(pakovanje).

1.1 pRomene u meSu Tokom ČuvAnJA I kvAR meSAU�osnovi�je�meso�lako�kvarljiva�namirnica�koja�se�lako�i�brzo�menja,�ali�potrebno�je�

razlikovati�„promene”�od�kvara�mesa,�većina�„promena”�je�korisna,�a�kvar�je�štetan.�

Meso�je�dinamičan�supstrat�bogat�endogenim�enzimima�kao�što�su�lipaze,�protenaze,�peptidaze,�dezaminaze�i�dekarboksilaze.�Metabolitska�aktivnost�u�njemu�je�intenzivna�i�na�niskim�temperaturama.�U�inicijalnim�fazama�postmortem�promene�u�njemu�veoma�su�burne�i�karakteriše�ih�metabolizam�ugljenih�hidrata�i�neproteinskih�azotnih�jedinjenja�koji�traje�nekoliko�dana.1�Zatim�sledi�spora�ali�konstantna�degradacija�proteina�i�peptida,�dok�su�hidrolitičke�i�oksidativne�promene�

11

na�lipidima�blage�i�nastaju�tek�posle�dužeg�čuvanja�mesa.2�Sve�vreme�nestaju�i�nastaju�jedinjenja�i�različiti�metaboliti,�što�dovodi�do�značajnih�funkcionalnih�(sposobnost�vezivanja�vode,�želiranja,�emulgovanja)�i�senzornih�promena�(boja,�miris,�ukus�i�tekstura).3�Tokom�čuvanja�mesa�funkcionalna�svojstva�se�po�pravilu�pogoršavaju,�a�senzorna�popravljaju,�pa�se�meso�može�više�nedelja�ili�nekoliko�meseci�čuvati�na�temperaturama�hlađenja�bez�negativnih�promena�senzornih�svojstava�koja�ga�čine�nejestivim.�

Kvar�se�može�definisati�kao�bilo�koja�promena�mesa�koja�ga�čini�nejestivim.�Kvar�mesa�može�se�manifestovati�na�različite�načine:

•�promenama�boje: najčešće�su�posledica�intenzivne�aktivnosti�aerobnih�mikro-organizama,�koji,�smanjujući�dostupnost�kiseonika,�favorizuju�nastanak�met-pigmenata�(Fe+++),�ili�pak�intenzivne�oksidacije�hema�posredstvom�produkata�oksidacije�lipida;

•�promenama�spoljašnjeg�izgleda: diskoloracije�i�opekotine�izazvane�hladnoćom;

•�promenama�teksture:�sluzavost�površine�izazvana�kolonizovanim�mikro-organizmima,�psihrotrofnim�proteolitskim�bakterijama;�omekšavanje�izazvano�intenzivnom�mikrobiološkom�proteolizom;

•�promenama�mirisa�i�ukusa: izazvane�su�metabolitima�pseudomonada�i�truležnih�mikroorganizama�(klostridija);�kiseljenje�kao�posledica�rasta�fakultativnih�anaeroba�i�stvaranja�organskih�kiselina;�užegao�i�paleći�miris�i�ukus�kao�posledica�hidrolize�i�oksidacije�lipida;�polni�miris�i�strani�mirisi�izazvani�ishranom�i�lošim�uslovima�držanja�životinja.

1. OSNOVE KONZERVISANJA MESA

12

1.2 SISTemATIkA poSTupAkA konzeRvISAnJA meSAZa�konzervisanje�mesa�koriste�se�različiti�fizički,�hemijski�i�biološki�postupci.4

Neki�od�njih�su�dovoljno�delotvorni,�pa�se�koriste�samostalno,�ali�većina�se�koristi�u�kombinaciji�ili�kombinacijama.�U�tabeli�1.1.�prikazani�su�postupci�konzervisanja,�njihovi�antimikrobni�parametri�i�najčešće�kombinacije�postupaka.Tabela 1.1. Sistematika�postupaka�konzervisanja,�njihovi�antimikrobni�parametri�i�najčešće�korišćene�

kombinacijea

Postupak�konzervisanja Antimikrobni�parametar Najčešće�se�kombinuje

Fizički

Hlađenje� Temperatura�hlađenja(–1°�do�+7°�c) Samostalan

Zamrzavanje� Temperatura(–20°�do�–25°�c) Samostalan

Pakovanje�u�vakuumu� Eha Hlađenje,�soljenje,�salamurenje,�dimljenje

Pasterizacija,�kuvanje�

Temperaturepasterizacije�(70° c)�ikuvanja�(100° c)

Hlađenje�

Sterilizacija� t�>�100°�c,Fo�vrednost

Hermetično�pakovanje

Sušenje�i�liofilizacija aw vrednost�Hlađenje,�soljenje,�salamurenje,�dimljenje

Jonizujuće�zračenje� kgy Hermetično�pakovanje

Hemijski

Soljenje� aw vrednos�t Hlađenje�

Salamurenje� aw vrednost,�nitriti Hlađenje�

dimljenje� Fenoli,�ketoni,aldehidi,�alkoholi

Soljenje,�salamurenje,�sušenje

Pakovanje�u�atmosferizaštitnih�gasova

cO2, O2Hlađenje,�soljenje,�salamurenje,�dimljenje

Kiseljenje� pH Hlađenje,�pasterizacija,�kuvanje,�soljenje

biološki Fermentacija� pH,�bakteriocini Soljenje,�salamurenje,�dimljenje

aEh�–�oksido-redukcioni�(redoks)�potencijal

13

PITANjA

1. Koje�su�„stare”�metode�konzervisanja�hrane? 2. Koje�su�„nove”�metode�konzervisanja�hrane? 3. šta�je�kvar�mesa? 4. šta�su�promene�na�mesu? 5. Zašto�su�promene�korisne? 6. Kako�se�manifestuje�kvar�mesa? 7. Koje�su�fizičke�metode�konzervisanja�mesa? 8. Koje�su�hemijske�metode�konzervisanja�mesa? 9. Koje�su�biološke�metode�konzervisanja�mesa?10. Koja�metoda�konzervisanja�mesa�ima�najuniverzalniju�primenu?

LITERATURA 1.�guerrero-Legarreta�I,�(2014).�MEAT�ANd�POULTRY�|�Spoilage�of�cooked�Meat�and�Meat�Products�–�batt,�carl�A,�in�Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition),�ed.�by�Tortorello�ML.�Academic�Press,�Oxford,�pp�508–513.�2.�Lana�A�and�Zolla�L,�Proteolysis�in�meat�tenderization�from�the�point�of�view�of�each�single�protein:�A�proteomic�perspective.�Journal of Proteomics 3.�Kemp�cM�and�Parr�T,�(2012).�Advances�in�apoptotic�mediated�proteolysis�in�meat�tenderisation.�Meat Science�92:252–259.�4.�Zhou�gH,�Xu�XL�and�Liu�Y,�(2010).�Preservation�technologies�for�fresh�meat�–�A�review. Meat Science�86:119–128.

REZIMEcilj�i�smisao�konzervisanja�hrane�kroz�istoriju�bio�je�da�se�obezbede�uslovi�za�njeno�čuvanje�za�periode�nestašica,�kao�i�da�se�omogući�da�hrana�postane�važna�trgovačka�roba.�danas�su�mnoge�metode�konzervisanja�samo�način�ili�alat�da�se�naprave�mnogobrojni�različiti�proizvodi�od�mesa.�Iako�su�se�metode�za�konzervisanje�mesa�razvijale�i�menjale,�a�neke�nove�su�nastajale�kao�rezultat�razvoja�nauke�i�tehnologije,�ipak�ih�u�osnovi�postoji�samo�desetak�suštinskih.

15

HLAĐENJEMESA2Cilj ovog poglavlja jeste upoznavanje čitalaca s najstarijom i najšire primenjivanom metodom konzervisanja mesa, korišćenjem i razvojem hlađenja kroz istoriju, osnovnim principima hlađenja, uticajem niskih temperatura na mikroorganizme, kao upoznavanje s tokom njihovog naseljavanja na meso. Takođe se obrađuju: funkcionisanje rashladnog postrojenja, prenos mase i toplote u procesu hlađenja, sistematika postupaka hlađenja, tehnika i tehnologija hlađenja mesa papkara, pica i riba i zakonska regulativa ove oblasti.

Cilj je i da čitaoci sagledaju važnost opšte primene hlađenja u lancu proizvodnje mesa, odnosno da shvate kako industrija mesa ne može funkcionisati bez hlađenja.

2.1 HLAĐENJE MESA KROZ ISTORIJUČovek je meso hladio davno pre pronalaska hladnjaka, koristeći prirodne izvore

hladnoće: zimsku hladnoću, pećine, hladne potoke i jezera. Ograničene mogućnosti hlađenja mesa van zimskog perioda nisu bile veliki problem s obzirom na to da su viškovi mesa u daljoj istoriji bili mali i retki. Meso se jelo relativno retko, a promet i snabdevanje gradova ili vojske mesom obavljali su se prometom stoke, koja se klala na licu mesta. Meso se distribuiralo i trošilo brzo, uglavnom istog dana.

Masovno korišćenje leda u svrhu hlađenja hrane, uključujući i meso, počelo je početkom 19. veka u SAD, prvih decenija ledom prikupljanim u prirodi, a zatim ledom proizvedenim u fabrikama leda. Led je korišćen za hlađenje prevoznih sredstava, manjih hladnjača, a tokom poslednjih decenija 19. veka i kućnih hladnjaka, koji su bili napravljeni kao drvene termoizolovane kutije sa unutrašnje strane presvučene limom. Revoluciju u korišćenju hladnoće izveo je Karl fon Linde, koji je 1873. godine

2. HLAĐENJE MESA

16

proizveo prvo primenljivo rashladno postrojenje s metil-etrom kao rashladnim fluidom. Već 1876. godine bilo je u upotrebi amonijačno postrojenje u Čikagu, a krajem osamdesetih za hlađenje mesa koristili su ga veliki klaničari u SAD. Prva hladnjača u Srbiji izgrađena je nešto kasnije – 1898. godine. Sredinom 20 veka, 1960. godine, rashladno postrojenje ulazi u masovnu upotrebu ne samo u klanicama i hladnjačama već i u transportnim sredstvima, vozilima i brodovima kao posledica masovne upotrebe freona kao rashladnog sredstva.

▲ Slika 2.1. Žrtvovanje svinje, ovna i bika, Tiberijev reljef (Luvr)

2.2 KONZERVISANJE MESA NISKIM TEMPERATURAMAKonzervisanje mesa niskim temperaturama zasnovano je na činjenici da se

brzina hemijskih, odnosno enzimskih reakcija u tkivu smanjuje oko dva puta s padom temperature sredine za 10° C, što doprinosi tome da se usporavaju rast i razmnožavanje mikroorganizama i njihova metabolitska aktivnost. Generaciono vreme za Pseudomonas spp. na 20° C iznosi jedan sat, na 10° C dva i po sata, na 5° C osam sati, a na 0° C jedanaest sati.1 Smanjenje temperature mesa utiče i na smanjenje aktivnosti endogenih enzima, pa time i na usporavanje toka glikolize i proteolize, što doprinosi senzornom kvalitetu mesa. Hlađenje i, naročito, zamrzavanje mesa veoma su efikasne metode konzervisanja i primenjuju se samostalno, za razliku od većine ostalih metoda konzervisanja, koje se koriste kao kombinovane – npr. soljenje u kombinaciji s konzervansima (NaNO2, NaNO3) i hlađenjem, termička obrada u kombinaciji s konzervansima i dimljenjem, a sušenje sa soljenjem, hlađenjem i dimljenjem.2

17

2.2.1 Naseljavanje mikroorganizama na meso

Zbog jasnijeg sagledavanja problematike konzervisanja mesa, i to ne samo hladnoćom, veoma je važno imati u vidu tok procesa naseljavanja mikroorganizama na meso. Na telima životinja od kojih dobijamo meso i u njima mikroorganizmi su prisutni u vrlo velikom broju. Neki od njih veoma su štetni, neki samo prisutni, ali i ne smetaju, a jedan deo njih čak je veoma koristan. Međutim, veoma je važno da su oni za života i postmortem lokalizovani. Površina tela (koža, dlake, vuna, perje ili krljušti) kontaminirana je velikim brojem mikroorganizama. Unutrašnja strana telesnih šupljina, usna, nosna, ušna, sinusi i čitav digestivni i urinarni trakt takođe su kontaminirani. Nasuprot njima, krv, limfa, mišići, vezivna i nervna tkiva zdravih i odmornih životinja od jednog do tri sata posle hranjenja praktično su sterilni, a sterilna je i unutrašnja površina kože. Sterilnost tih struktura obezbeđuje imuni sistem organizma, koji je aktivan još čitav sat posle smrti zaklanih životinja i može inaktivirati čak i bakterije unete u organizam tokom klanja.3 Ako prežive, bakterije se ne mogu multiplikovati u dubini tkiva tokom hlađenja.

Kontaminacija mesa i jestivih tkiva je sekundarnog karaktera i počinje tokom procesa klanja i obrade. U tom smislu ključne su operacije iskrvarenja, šurenja, skidanja kože, egzenteracije i polućenja, a kontaminacija trupova traje sve vreme i tokom manipulacije, hlađenja i distribucije mesa (naravno, ako nije upakovano), sve do ruku samih potrošača, pa čak i kod samih potrošača.4, 5

Operacija iskrvarenja životinje neminovno dovodi do kontaminacije dubokih tkiva u zoni same ubodne rane, čak i ako se primenjuju preventivne radnje kakve su pranje kože svinja ili preparacija „đerdana” goveda pre uboda noža. Tokom šurenja svinja i živine kontaminirana bazenska voda prodire duboko u zonu ubodne rane i dodatno kontaminira tkivo, a vrlo je česta aspiracija te iste vode kroz disajne organe do pluća. Skidanje kože kod goveda i ovaca, iako se obavlja veoma pažljivo, važan je izvor kontaminacije mesa. Egzenteracija je takođe važan način naseljavanja mikroorganizama, čak i ako se urade preventivne mere podvezivanja jednjaka i rektuma, a ženski polni organi se dodatno zaštite navlakom. Polućenje trupova goveda i svinja izaziva kontaminaciju, pogotovo ako se izvodi testerom, a naročito je opasno kod svinja ako se za polućenje trupa i glave koristi isti alat. Trupovi i polutke se dalje kontaminiraju rukama i odećom radnika, opremom i priborom (kolicima, postoljima, kukama i sl.). Učestala je unakrsna kontaminacija trup–trup, posebno izražena u procesu obrade živine, malih trupova sisara i organa. I na kraju se ne sme zaboraviti vazduh kao značajan izvor kontaminacije mesa.6

Veoma je važno imati na umu to da ma kakvi bili nivo i struktura kontaminacije trupova, ona je uvek površinska. Mikroorganizmi se na početku procesa hlađenja uvek nalaze na površini trupova ili komada mesa, pa se u literaturi često koristi termin kontaminacija površine.7–9

2. HLAĐENJE MESA

18

2.2.2 Nivo kontaminacije mesa

Od inicijalnog broja bakterija na jedinici površine mesa zavisi njegova održivost. Što je inicijalni broj veći, to je održivost mesa kraća. Ova zavisnost se ne može baš jednostavno matematički izraziti, s obzirom na to da na održivost mesa utiču i mnoge druge činjenice (vrsta mikroflore, vrsta i stanje supstrata, pH, sadržaj glikogena i dr.). U uslovima vrlo dobre higijene i proizvođačke prakse inicijalna kontaminacija iznosi 103–104 cfu/cm2, a u lošim uslovima često je preko 106 cfu/cm2.4, 10, 11 Kontaminacija malih trupova i trupova živine po pravilu je veća.

2.2.3 Promena uslova sredine u ranim fazama postmortem

Pored pada temperature tkiva sa inicijalnih 38–40° C, koje veoma odgovaraju termofilnim i mezofilnim mikroorganizmima, na temperature bliske nuli u periodu hlađenja, u mesu se dešava i niz biohemijskih promena na koje mikroorganizmi reaguju različito. Kao posledica iskrvarenja, tkiva prestaju da se snabdevaju kiseonikom i redoks-potencijal (Eh) opada tokom rigora sa +250mV na -150mV, što veoma odgovara delu mikroflore. Stres i ekscitacija životinja znatno ubrzavaju pad redoks-potencijala.12 Pojava koja se istovremeno dešava a ima negativne efekte na mikrofloru jeste pad pH vrednosti sa 7,3 na oko 5,6-6,0. Većina mikroflore, a naročito patogeni mikroorganizmi, loše reaguje na ovaj pad pH vrednosti. Prodor mikroorganizama u dubinu tkiva u ranim fazama postmortem, pre i tokom trajanja rigora veoma je otežan zbog zatvorene strukture mišićnog tkiva, kao i prisustva vezivnog i masnog tkiva koja su u tom smislu barijere. Rigor mišića može se smatrati indikativnim pokazateljem „svežine” mesa kod svih vrsta mesa, a naročito kod ribe.

Tamno, čvrsto i suvo meso (TČS meso) predstavlja kvarljiviji supstrat čija je održivost znatno manja nego održivost „normalnog” mesa. To je delom prouzrokovano višim vrednostima pH (6,0–7,3), ali je važniji uzrok nedostatak ugljenih hidrata u supstratu. Kao posledica toga mikroflora preskače „ugljenohidratni put” metabolizma i koristi aminokiseline i druga azotna jedinjenja čiji su metaboliti neprijatnog mirisa i ukusa. Kvar TČS mesa nastupa kada broj mikroorganizama dostigne oko 106 cfu/g, odnosno oko 2 log jedinice ranije nego kod normalnog mesa.13 Iako bledo, meko i vodnjikavo meso (BMV meso) odaje sliku mikrobiološki osetljivog supstrata, pre svega zbog vodnjikavog izgleda, nema jasnih dokaza da je njegova održivost lošija nego održivost normalnog mesa.14, 15

2.2.4 Mikroflora mesa

Mikrofloru svežeg mesa pre hlađenja čini veoma heterogena, uglavnom aerobna mikroflora. Struktura mikroflore će se tokom hlađenja i čuvanja mesa drastično promeniti, pa će dominantnu mikrofloru ohlađenog mesa činiti psihrofilne i psihrotrofne vrste mikroorganizama. Kako bi se materija lakše razumela, mikrofloru svežeg mesa možemo podeliti na izazivače bolesti – patogene i nepatogene vrste. Među nepatogenim mikroorganizmima razlikujemo izazivače kvara i saprofitnu ili bezopasnu, pa čak i

19

korisnu mikrofloru. Sa aspekta bezbednosti hrane značajna je patogena mikroflora, dok je nepatogena manje bitna, a sa aspekta tehnologije značajni su izazivači kvara i saprofiti, dok su patogeni potpuno neinteresantni. Patogena je nakon klanja na trupovima i polutkama veoma malo, a često, u uslovima dobre higijene i proizvođačke prakse, oni izostaju. Nalazi patogena na trupovima živine znatno su učestaliji. Da je brojnost patogena na mesu zaista mala, ilustruje zahtev Pravilnikab (Sl. glasnik RS 72/10) da se Salmonella spp. ne sme naći u 25 grama mesa.

Najčešći patogeni na crvenom mesu su Campilobacter spp., Clostridium perfrigens, Echerichia coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes i Yersinia enterocolitica.16–18 Na sreću, većina patogena su termofilne vrste, koje se u uslovima temperatura ohlađenog mesa ne mogu razviti ili se teško razvijaju (tabela 2.1).Tabela 2.1. Minimum i optimum temperatura rasta najčešćih patogena prisutnih na mesu22

Bakterije Minimum temperature rasta (°C)

Optimum temperature rasta (°C)

Campilobacter sp. 30 42–43

Clostridium perfrigens 12 43–47

Echerichia coli 7 35–40

Salmonella sp. 5 35–43

Listeria monocytogenes 0 30–37

Yersinia enterocolitica –2 28–29

Najčešći izazivači kvara upakovanog i neupakovanog mesa se razlikuju. U uslovima neupakovanog mesa (u polutkama ili čerecima) najčešća mikroflora su psihrotrofne aerobne bakterije iz rodova Pseudomonas, Acinetobacter, Achromobacter i Moraxella ili Pseudomonadaceae. Optimum rasta većine vrsta je iznad 20° C, dok je minimum od –4 do 0° C, što ih čini aktivnim na temperaturi ohlađenog mesa, koja se po pravilu ne spušta ispod –1° C. Meso upakovano u vakuumu ili obmotano polupropustljivim filmovima, kao i meso upakovano u posude u kojima je modifikovana atmosfera gasova, najčešće kvare mikroaerofilne psihrotrofne bakterije iz rodova Lactobacillus, Leuconostoc, Enterobacteriaceae i Brochotricx thermosfacta. O mikroflori pakovanog mesa više reči biće u okviru pakovanja mesa.19–21

2.2.5 Pad aw vrednosti površine mesa tokom hlađenja

Tokom hlađenja meso kalira odajući vodu. Kao posledica kala površina mesa se suši stvarajući tanku zonu vezivnotkivnih vlakana i masnog tkiva, u kojoj aw opada sa inicijalnih 0,99 do vrednosti koje je veoma teško definisati, ali važnije od toga jeste da ovaj pad aw ima značajan uticaj na mikrofloru i u značajnoj meri doprinosi

b Pravilnik o opštim i posebnim uslovima higijene hrane u bilo kojoj fazi proizvodnje, prerade i prometa, Službeni glasnik RS 72/10.

2. HLAĐENJE MESA

20

održivosti mesa. S tim u vezi, za održivost mesa važno je očuvati površinu suvom i izbeći kondenzaciju vlage na njoj. Kako bi se sprečila kondenzacija, potrebno je izbegavati temperaturne oscilacije sredine u kojoj se ohlađeno meso nalazi, kao i mešanje toplog i ohlađenog mesa u istim prostorijama ili prevoznim sredstvima.

2.3 RASHLADNO POSTROJENJEDa bi se topli trupovi ili jestivi organi (temperature oko 40° C) ohladili do željenog

nivoa, potrebno im je oduzeti određenu količinu toplotne energije. Od početaka korišćenja rashladnog postrojenja, krajem 19. veka, do danas tehnika i tehnologija hlađenja razvijale su se i menjale. Kompresori, kondenzatori, hladnjaci, radni fluidi, regulatorna i kontrolna oprema, kao i sistemi za praćenje i upravljanje s vremenom su se razvijali i poboljšavali i rashladno postrojenje je postalo moćnije, efikasnije i ekonomičnije.

Međutim, princip rada rashlad ne mašine ostao je u osnovi ne promenjen (slika 2.2). Gasoviti rashladni fluid-freon izlazi iz hlad njaka (isparivača) sa sledećim karakteristikama –p = 3 bar, t = 0° C, zatim se u kompresoru sabija i tako zagreva (p = 20 bar, t = 80° C), pa dospeva u kondenzator, u kome se hladi (p = 20 bar, t = 45° C) i tako ohlađen propušta kroz ekspanzioni ventil u kome mu opadaju pritisak i temperatura (p = 3 bar, t = –10° C). Tako ohlađen uvodi se u hladnjak, u kome prima energiju i zagreva se (p = 3 bar, t = 0° C), kao takav nanovo ulazi u kompresor, pri čemu se ciklusi ponavljaju (navedeni parametri p i t odgovaraju rashladnoj mašini koja hladi vazduh u hladnjači na 0° C).

▲ Slika 2.2. Shema rada rashladnog postrojenja

HLADNJAK EKSPANZIONI VENTIL

KONDENZATOR

KOMPRESOR

21

Hlađenje se može izvoditi s neposrednim isparavanjem rashladnog fluida u isparivaču i posredno, pomoću sekundarnog fluida (rastvor glikola) – slike 2.3. i 2.4.

PUMPA

GLIKOL

AMONIJAČNIAGREGAT

AMONIJAČNIAGREGAT

▲ Slike 2.3. i 2.4. Princip rada neposrednog postupka hlađenja (levo) i posrednog postupka hlađenja (desno)

Često se postupci hlađenja dele na amonijačne i freonske, što nije potpuno ispravno, pošto možemo govoriti samo o amonijačnom i freonskom postrojenju za hlađenje. Oba postrojenja imaju dobre i loše strane i oba su u upotrebi. Specifičnosti njihove konstrukcije dobrim delom zasnivaju se na fizičkim, hemijskim i termodinamičkim specifičnostima navedenih rashladnih fluida. Freonsko postrojenje ne može koristiti amonijak kao alternativni fluid niti je moguće obrnuto. Amonijačno postrojenje u upotrebi je u velikim sistemima hlađenja. Amonijak ima odlična termodinamička svojstva i vrlo je jeftin, ali je korozivan, zapaljiv i otrovan (iznad 2 vol.%). Freoni su nezapaljivi, nekorozivni i nisu otrovni, ali su skuplji i nešto su lošijih termodinamičkih svojstava od amonijaka. Freoni razaraju ozonski omotač i izbačeni su iz upotrebe kao ekspandirajući gasovi u sprej-bocama i pri ekspandiranju poliuretana.

2.4 PRENOS MASE I TOPLOTE TOKOM HLAĐENJA MESAOsnovni ciljevi procesa hlađenja mesa jesu postići maksimalan, odnosno optimalan

konzervišući efekat i očuvati kvalitet mesa. Na sreću i sa aspekta kvaliteta mesa i konzervisanja, skraćenje vremena hlađenja rezultira pozitivnim efektom. Pored toga, bitno je da gubitak mase hlađenja (kalo) bude što manji, uz prihvatljive troškove investicije i eksploatacije. Te zahteve u praksi često nije lako uskladiti. Osnovni problem leži u činjenici da povećanje brzine hlađenja po pravilu nepovoljno deluje na gubitak mase. Moguće ga je rešiti samo uz dobro poznavanje principa i tehnologije hlađenja mesa, uz tesnu saradnju s mašinskim inženjerima.

2. HLAĐENJE MESA

22

Da bi se problem lakše pratio, neophodno je sagledavanje osnovnih principa prenosa toplote i mase prilikom hlađenja. Relativno je jednostavno izračunati količinu toplote koju je potrebno odvesti mesu da bi mu se temperatura snizila s početne (38–42° C) na zadatu (7° C). Ova količina toplote može se izraziti formulom:

( )[ ]kJm p kQ m c t t= ⋅ ⋅ −

m – masa mesa u komoricm – specifična toplota mesa 0,6–0,7 [kJ/kg·K]tp – temperatura mesa pre hlađenjatk – temperatura mesa posle hlađenja

Proces hlađenja mesa, nažalost, nije linearan, a količina toplote koja se mesu odvodi tokom vremena se menja, odnosno smanjuje. Količina toplote koja se razmeni između površine mesa i vazduha tokom hlađenja može se iskazati diferencijalnom jednačinom:

( )[ ]kJm vQ A t tT

δ αδ

= ⋅ ⋅ −

α – koeficijent prelaza toplote konvekcijom A – površina mesatm – temperatura mesa tv – temperatura vazduha

Koeficijent prelaza toplote u funkciji je: Δt, brzine strujanja vazduha (Vv) i načina strujanja (laminarno/turbulentno). Povećanje brzine hlađenja mesa stoga je najlakše ostvariti povećanjem Δt, s obzirom na to da su α i količina toplote koja se odvodi s mesa proporcionalni s Δt. Ovo je ostvarivo smanjenjem temperature vazduha, što se u praksi i koristi. Temperatura vazduha se može smanjivati do vrednosti temperature –30° C ako postoji tehnološko-ekonomska opravdanost. Korišćenje ekstremno niskih temperatura u inicijalnim fazama hlađenja ograničeno je zbog eksponencijalnog povećanja investicionih (rashladno postrojenje) i eksploatacionih (velika količina energije koja se troši za rad kompresora i ventilatora, kao i veliki gubici energije) troškova i zbog potencijalnog stvaranja kristala leda u površinskom sloju mesa. U uslovima hlađenja ekstremno niskim temperaturama relativno brzo po početku hlađenja dešava se da količina toplote koja se provodi iz dubine mesa ka površini biva manja od količine toplote koju meso predaje vazduhu. Do kristalizacije vode dolazi u slučaju kad količina toplote koja se prenosi iz dubine komada mesa ka površini postane manja od količine toplote koju meso predaje vazduhu, zbog otežanog provođenja toplote, naročito kroz masno meso ili masno tkivo. Stoga je potpuno jasno da korišćenje subminusnih temperatura, pored ograničenog vremena izlaganja mesa hladnoći, nameće i potreba višefaznog postupka hlađenja, gde se u drugoj fazi temperatura mesa „izjednačava”.

Pošto je α u funkciji Vv, brzina hlađenja se može povećati povećavanjem brzine strujanja vazduha, koja takođe mora biti usklađena s prenosom toplote s površine

23

mesa na vazduh. Ukoliko je brzina strujanja veća od neophodne za odvođenje toplote s površine mesa, kalo će nepotrebno rasti.

Najčešće se Δt i Vv povećavaju usklađeno i istovremeno, što daje najbolje efekte. Povećanje samo jednog parametra najčešće ne daje zadovoljavajući efekat. Povećanje Δt može dati efekat i bez povećanja Vv, ali je taj efekat sigurno manji nego u slučaju kada se povećava i Vv. Da bi se ova problematika lakše sagledala, potrebno je podsetiti se principa na kome se zasniva odvođenje toplote iz mesa i rashladne komore (hladnjače). Ventilatori koji su smešteni u hladnjaku imaju funkciju da ostvare cirkulaciju u hladnjači. Vazduh koji dolazi do hladnjaka je zagrejan i vlažan (t = 5° C, Rh = 95%), u kontaktu s hladnjakom se hladi i kondenzuje višak vode, koja se ledi na hladnjaku. Iz hladnjaka hladan i suvlji vazduh (t = 0° C, Rh = 85%) dolazi do mesa i u kontaktu s njim se zagreva i vlaži (vlagom iz mesa – kalo mesa). Ako je cirkulacija vazduha spora, vazduh se predugo zadržava uz površinu mesa i njegova temperatura raste, a Δt se smanjuje, pa opada i brzina hlađenja. Kako temperatura vazduha na površini mesa raste, on može da primi veću količinu vode, pa kalo raste. Rešenje je da se optimalnom brzinom strujanja obezbedi ravnomerno dovođenje hladnog vazduha i da time Δt bude što konstantnije.

Na osnovu prethodnog izlaganja jasno je da postoji veliki broj mogućih rešenja sistema hlađenja s različitim režimima rada, od kojih nisu svi univerzalno primenljivi niti podjednako delotvorni i isplativi. Gotovo da svaki izvedeni postupak hlađenja, odnosno hladnjača, ima određene specifičnosti i kao takav je jedinstven. Poboljšanja koja su učinjena u domenu konstrukcije ventilatora i efikasnosti motora koji ih pokreću omogućavaju da se i uz mala investiciona i eksploataciona ulaganja postigne dobar efekat.

2.5 PODELA POSTUPAKA HLAĐENJA MESAPostupke hlađenja mesa možemo sistematizovati na nekoliko načina. Zavisno

od toga da li meso ima kontakt s rashladnim fluidom, postupci se dele na direktne i indirektne. Kod dierektnih postupaka hlađenja meso se dovodi u dodir s vodom (rashladnim fluidom), kojoj predaje deo energije. Ovi postupci se mogu nazvati i vlažni. Voda može biti prethodno hlađena na temperaturu blisku nuli ili je to voda iz vodovoda (15–20° C). Direktno hlađenje je imerziono (potapanjem trupova u vodu), hlađenje tuširanjem ili sprejom. Meso se može dovesti u kontakt i s ledom, suvim ledom (CO2) ili tečnim gasovima (CO2, N2). U indirektnim postupcima meso toplotu predaje rashlađenom vazduhu, a ovaj tu toplotu predaje rashladnom fluidu. U indirektnim postupcima ne koristi se voda, pa se oni mogu nazvati i suvi postupci. Kombinovani (direktni + indirektni) jesu postupci u kojima se u jednoj fazi hlađenja, najčešće početnoj, koristi voda (direktni postupak), a hlađenje se završava indirektnim postupkom. Sprej i imerzioni postupci obično se kombinuju sa indirektnim postupcima. Postupci hlađenja mogu se podeliti i na jednofazne i višefazne.

2. HLAĐENJE MESA

24

2.6 UREĐENJE OBJEKTA I PROSTORIJA ZA HLAĐENJE MESAUređenje prostora za hlađenje mesa delom je regulisano zakonskom regulativom,c

a delom uslovljeno dobrom proizvođačkom praksom. Većina važećih propisa u ovoj oblasti oslanja se na propise EU, a posebno na Direktivu 853d.

U objektima za klanje životinja zahtevi u pogledu opštih higijenskih uslova, pa i uslova za hlađenje mesa, oštriji su u odnosu na ostale objekte, u kojima se meso skladišti, raseca ili prerađuje, a pre svega zbog toga što je spuštanje temperature od inicijalnih (38–42° C) do zakonski propisanih veoma važno za bezbednost namirnice u prometu, njenu održivost i kvalitet. U klanicama se dodatno srećemo sa situacijama i zahtevima koje nemamo u ostalim objektima, imamo trupove različitih vrsta životinja, različitih uzrasta i masa, kao i unutrašnje organe koji zahtevaju različite uslove hlađenja. Dodatno u klanicama imamo pojavu mesa „sumnjivog na bolesti”, kao i mesa koje nije za upotrebu, pa je i nivo rizika veći nego u ostalim objektima u koje dospeva samo ohlađeno i potpuno bezbedno meso.

Od efikasnosti ovog procesa zavise bezbednost proizvoda u prometu, njegova održivost i sam kvalitet. U objektima za klanje životinja započinje „hladni lanac” u kojem će se meso nalaziti tokom svih daljih faza obrade, prerade i prometa do ruku ili hladnjaka krajnjeg kupca.

Propisima nije regulisano koliko i kakvih hladnjača treba da se nalazi u objektu, ali je vrlo precizno definisano da objekat mora posedovati dovoljan rashladni prostor s visećim kolosecima za hlađenje jednodnevnog kapaciteta klanja, prema kriterijumu da se na jedan dužinski metar visećeg koloseka mogu smestiti i hladiti tri svinjska trupa na raspinjačama ili dva i po trupa okačena na pojedinačne kuke, kao i jedan i po trup junadi ili goveda. U svakom objektu za klanje životinja mora se obezbediti i hladnjača za hlađenje jestivih organa i organa koji su odvojeni od trupa (glava, rep i salo ili loj goveda), kao i hladnjače za hlađenje sumnjivog i mesa neupotrebljivog za ljudsku ishranu.

Meso različitih vrsta životinja mora se hladiti u fizički odvojenim hladnjačama. Često se misli da je ovaj zahtev postavljen isključivo s ciljem sprečavanja unakrsne kontaminacije mesa, međutim on je postavljen i da se obezbede što bolji uslovi i efekti hlađenja, što je moguće samo ako su trupovi ili polutke sličnih dimenzija, mase i karakteristika, što nije slučaj s trupovima različitih vrsta životinja (recimo svinja i goveda). Iako to nije zakonski zahtev, veoma je dobro da u objektu postoje „topli” i „hladni” hodnici, to jest da tople i vlažne polutke nakon klanja „toplim” hodnikom dospevaju do hladnjače, a da se posle hlađenja „hladnim” hodnicima otpremaju na dalju obradu ili ekspedit. Time se izbegava da se tokom manipulacije mesom vlaga kondenzuje na hladnoj i suvoj površini ohlađenog mesa.

c Pravilnik o veterinarsko-sanitarnim, odnosno opštim i posebnim uslovima za hranu životinjskog porekla, kao i o uslovima higijene hrane životinjskog porekla – Službeni glasnik RS 25/11 i 27/2014.

d Direktiva 853/2004 – Pravilnik o higijeni namirnica životinjskog porekla Engl. Regulation (EC) No 853/2004 – Specific hygiene rules for on the hygiene of food of animal origin

25

Meso u polutkama hladi se okačeno na viseći kolosek, što obezbeđuje dobre higijenske uslove i optimalno hlađenje. Visina koloseka za goveda iznosi 330 cm (visoki koloseci) i 260 cm za svinje (niski koloseci), što obezbeđuje da se tokom manipulacije meso nalazi najmanje 30 cm od poda, kao i da se obezbedi dobro opstrujavanje vazduha tokom hlađenja (slika 2.5).

▲ Slika 2.5. Opstrujavanje polutki goveda (levo) i svinja (desno) u uslovima hlađenja na visokom koloseku

U pojedinim objektima za klanje životinja hladnjače su izgrađene kao univerzalne za goveda i svinje i tako opremljene visokim kolosecima. To rešenje nije dobro u slučaju kad se hlade svinje zato što je razmak između trupova i poda prevelik i kroz njega vazduh nesmetano struji bez dovoljne turbulencije koja bi usmeravala strujnice između trupova, što produžava hlađenje, povećava trošak energije i kalo hlađenja (slika 2.5. desno).

2.6.1 Kontrola procesa

Svaka hladnjača mora posedovati sistem za praćenje i kontrolu temperature. Kontrola temperature unutar hladnjače obavlja se pomoću kapilarne sonde koja je smeštena na zidu i prosleđuje podatke komandnoj tabli, na čijem se displeju očitava temperatura.

U standardnu opremu ulazi i ubodna sonda, koja se na početku hlađenja ubada u but na jednoj polutki i time omogućava kontrolu postizanja zahtevane temperature mesa na kraju hlađenja. Čitav kontrolni sistem hlađenja povezan je na mrežu i njemu se može pristupiti sa određene računarske pozicije u objektu. Kontrola procesa i rada rashladnog sistema, kao i upravljanje njime, može se obavljati i na daljinu. Takav pristup obezbeđuje se samo rukovodstvu pogona i inženjeru hlađenja.

2.6.2 Obezbeđenje izotermije u komori

Kako bi se postigla uniformna brzina hlađenja, čime se obezbeđuje smanjenje troškova i gubitaka mase, u hladnjači je potrebno obezbediti izotermiju. Važno je imati u vidu da izotermija hladnjače praktično ne postoji u ovakvim uslovima s velikim brojem uglova prostorije i neravnomernog turbulentnog kretanja. Tipičan primer jeste različita temperatura mesa brojlera na jelkama za hlađenje prikazanim na slici 2.6.

2. HLAĐENJE MESA

26

Trupovi u gornjem

redu

prosečna masa 1,60 kg

prosečna t gornjih delova grudi 4,30° C

prosečna t trupa 3,18° C

Trupovi u sredini




Trupovi u donjem

redu




▲ Slika 2.6. Temperatura mesa u dubini grudi brojlera na različitim pozicijama u hladnjači

S ciljem da se optimizuje proces hlađenja mesa razvijeno je više različitih sistema za hlađenje. Postavljanje hladnjaka na uži zid (slike 2.7. i 2.8) sa strujanjem vazduha duž visećeg koloseka predstavlja najzastupljeniji način organizacije prostora za hlađenje mesa. Koristi se i za hladnjače velikog kapaciteta (preko 100 svinja) i za male (manje od 100 komada svinja). Obezbeđuje dobre efekte pri brzom hlađenju goveđeg i svinjskog mesa. Često se koristi i za hlađenje velikih prostorija u kojima se obavljaju operacije obrade, rasecanje i prerada mesa, solarama i sl. Hladnjaci se mogu opremiti platnenim crevima za raspršavanje struje hladnog vazduha u prostorijama u kojima borave ljudi.

▲ Slike 2.7. i 2.8. Hladnjaci na užem zidu hladnjače – bočni pogled (levo) i pogled odozgo (desno)

Kačenje hladnjaka o plafonsku konstrukciju sa strujanjem vazduha duž visećih koloseka (slike 2.9. i 2.10), predstavlja sve češću varijantu rešenja hlađenja u hladnjačama većeg kapaciteta. Tako postavljeni hladnjaci obezbeđuju intenzivno turbulentno strujanje između polutki i često se koriste za brzo hlađenje mesa.

27

▲ Slike 2.9. i 2.10. Hladnjaci na plafonu hladnjače sa strujanjem vazduha u jednom smeru uzduž – bočni pogled (levo) i pogled odozgo (desno)

Hladnjaci na plafonu koji usmeravaju struju hladnog vazduha s bočnih strana hladnjaka (slike od 2.11. do 2.14) upotrebljivi su u malim prostorijama, a često se koriste za hlađenje manipulativnih prostora i prostorija u kojima se nalaze ljudi. Ovaj tip hladnjaka koristi se za veoma brze i ultrabrze sisteme hlađenja. Postavljaju se u početnim (šok) sekcijama koje su konvejerizovane. Česte su u sistemima za hlađenje živinskog mesa. Uobičajeno je postavljanje ovog tipa hladnjaka i u šok-tunelima (od –35 do 40° C) za zamrzavanje mesa.

▲ Slike 2.11. i 2.12. Hladnjaci na plafonu hladnjače s dvosmernim strujanjem vazduha uzduž – bočni pogled (levo) i pogled odozgo (desno)

▲ Slike 2.13. i 2.14. Hladnjaci na plafonu hladnjače s dvosmernim strujanjem vazduha poprečno – bočni pogled (levo) i pogled odozgo (desno)

2. HLAĐENJE MESA

28

Kada je potrebno obezbediti intenzivno i ravnomerno strujanje vazduha, hladnjaci se postavljaju iznad betonske ili čelične ploče, što obezbeđuje direktan udar struje hladnog vazduha po trupovima. Ovaj sistem hlađenja postavlja se u početnim konvejerizovanim sekcijama ultrabrzih sistema hlađenja papkara i živine, kao i u tunelima za zamrzavanje mesa. Zbog velike visine objekta za njihovu instalaciju često se zamenjuju prethodnim sistemima za hlađenje.

2.6.3 Relativna vlažnost u komori za hlađenje

Gubitak mase tokom hlađenja mesa u direktnoj je funkciji s razlikom parcijalnog pritiska vodene pare na površini mesa i u vazduhu, Δp. U uslovima kad Δp teži nuli, i gubitak mase je nula ili je veoma nizak. U praksi takav slučaj imamo samo pri hlađenju živinskog mesa u sistemima hlađenja u kojima se koristi voda. Pri imerzionom hlađenju živinskog mesa gubitak mase je negativan, pa imamo prinos mase tokom hlađenja čak i preko 10%. Pri hlađenju mesa papkara pojava potpunog izostanka kala bila bi negativna s higijenskog aspekta, pošto bi sasušivanje površine izostalo.

Pri hlađenju mesa papkara trupovi se unose u toplu (nisu uključeni hladnjaci) ili hladnu (uključeni hladnjaci) hladnjaču. U oba slučaja, kao posledica unosa toplog mesa i prisutne vlage od pranja polutki, relativna vlažnost u komori raste često na 95–100% i pojava kondenzacije je česta. Tokom prvih sati hlađenja Rh ostaje visok, a zatim polako pada. Po pravilu, hlađenje je nešto duže kad se polutke unose u toplu hladnjaču, pošto je pored mesa potrebno ohladiti i samu hladnjaču.

U jednofaznim sistemima hlađenja, čak i pri hlađenju živinskog mesa, Rh se ne podešava. Dinamika promene Rh sa 95–100% na početku ciklusa do 70–80% na kraju ciklusa hlađenja u potpunom je skladu sa optimalnim zahtevima ekonomije i higijene procesa. Visoka vlažnost tokom početne faze hlađenja smanjuje ukupnu vrednost kala hlađenja, dok postepeno smanjenje Rh tokom procesa omogućava da se površina mesa sasuši.

Svrha upotrebe vode u početnim fazama hlađenja mesa, bez obzira na vrstu mesa i način aplikacije vode, jeste da se smanji ukupno kalo i ubrza hlađenje, ali nameće potrebu da se hlađenje izvodi višestepeno, a minimalno dvostepeno. Tokom poslednjih faza hlađenja površina se zasušuje, pa se kalo dovodi na prihvatljive okvire 1–2%, ili se nakon imerzionog hlađenja prirast smanjuje do zakonom limitiranog okvira (5%).

2.7 TEHNOLOGIJA HLAĐENJA MESA PAPKARA I KOPITARAPostupke ili sisteme hlađenja možemo podeliti prema različitim kriterijumima.

Oni su se tokom istorije menjali u skladu s razvojem, pre svega, tehnike, a zatim i tehnologije hlađenja usklađene s naučnim saznanjima. U svakom slučaju, određeni postupci primenjivali su se sve dok su zadovoljavali zahteve higijene i tehnologije, ili dok nisu zamenjeni delotvornijim i boljim. U sledećem izlaganju izložićemo ih po redosledu kako su i nastajali.

29

2.7.1 Sporo hlađenje

Ovaj sistem za hlađenje karakteriše činjenica da nema prisilne cirkulacije vazduha, to jest nema ventilatora u hladnjači. Hlađenje se obavljalo tako što su duž bočnih zidova postavljane spiralne cevi kroz koje je proticao rashladni fluid. Na cevima su bili zavareni limeni nastavci u formi spiralne plisirane suknjice (slika 2.15) ili talasastih ploča koje su povećavale površinu hladnjaka i omogućavale bolju razmenu toplote.

▲ Slike 2.15. i 2.16. Izgled cevi hladnjaka za sporo hlađenje mesa (levo); hladnjaci za sporo hlađenje (desno)

Istorijski gledano, to je bio sistem za hlađenje mesa koji se najduže primenjivao. Sistem za hlađenje bio je male snage, što je u prošlim vremenima bilo i poželjno zbog slabe elektromreže. Dodatno, meso se neposredno nakon hlađenja, nekada i nedovoljno hladno, prerađivalo ili lokalno distribuiralo. Do osamdesetih godina dvadesetog veka u našoj zemlji snabdevanje tržišta svežim mesom masovno se obavljalo preko malih lokalnih objekata za klanje koji su postojali u gotovo svakom gradu. U takvim sistemima za hlađenje proces je bio spor i dug, pa se tokom hlađenja mesa intenzivno odvijao i proces njegovog zrenja, što je bilo veoma korisno kada se govori o senzornom kvalitetu goveđeg i mesa poreklom od primitivnih rasa svinja.

Karakteristika takvog sistema bilo je, u najmanju ruku, dvostepeno ili trostepeno hlađenje. U prvoj fazi polutke su se „cedile” u hodniku i pretprostorima hladnjača, u kojima je temperatura bila znatno ispod temperature mesa i u kojima je postojala prirodna cirkulacija vazduha. Zahvaljujući toj razlici temperature i intenzivnom isparavanju vode, meso se i tokom „ceđenja” hladilo. Nakon nekoliko časova meso je unošeno u hladnjaču u kojoj bi se dalje hladilo. Potpuno je jasno da je Δt u takvim uslovima mali, pa je i proces hlađenja veoma dugotrajan – i do 40 sati. Takođe treba imati u vidu da se meso često distribuiralo nedovoljno ohlađeno, tako da bi uz poštovanje zahteva za postignutom temperaturom mesa proces bio i duži. Kao posledica dugog hlađenja i pored izostanka prinudne cirkulacije, a relativno velikog Rh, kalo je veliko i često iznosi preko 4%.

Danas ovakav sistem ne bi mogao da zadovolji osnovne higijenske niti ekonomske zahteve, pa se i ne primenjuje za primarno hlađenje mesa, ali često je u upotrebi pri

2. HLAĐENJE MESA

30

hlađenju (možda je jasniji termin održavanju temperature) svežeg mesa u uslovima maloprodaje. Hladnjaci bez prinudne cirkulacije vazduha (slika 2.16) ugrađuju se u plafonske delove hladnjača za čuvanje mesa u maloprodajnim i distributivnim objektima. U ovim uslovima potrebno je da hladnjaci odvedu iz hladnjače onu količinu toplote koja je nastala gubicima kroz zidove, otvaranjem vrata i osvetljenjem, održavajući temperaturu komore na 0–4o C. U odnosu na korišćenje hladnjaka s prinudnom cirkulacijom, ovaj način hlađenja svežeg mesa rezultira manjim kalom i boljom bojom, što je veoma dobro u slučaju goveđeg mesa.

2.7.2 Jednofazno brzo hlađenje

Iako se ovaj sistem može izvesti u mnogobrojnim varijantama, prisilna cirkulacija vazduha, temperature do –1o C i jednofazni postupak karakteristični su za brzo hlađenje mesa. Čitav postupak obavlja se u istoj prostoriji. Efekti hlađenja ovim sistemom u pogledu brzine i postignutog kala mogu biti prilično različiti u zavisnosti od primenjene tehnologije i tehnike hlađenja.

Na početku procesa hlađenja, ukoliko su agregati dovoljne snage i sistem je dobro proračunat i izveden, u komori se može brzo postići temperatura bliska nuli, tako da je Δt relativno veliki, pa je i količina razmenjene toplote velika. S ciljem optimizacije hlađenja, pogotovo u slučaju masivnih trupova kakvi su goveđi, može biti delotvorno instaliranje opreme (hladnjaka i ventilatora) koji mogu raditi u izmenjivom režimu. U početnim fazama hlađenja, pri velikim Δt (prvih 15–20 sati), veće brzine strujanja vazduha (1–4 m/s) efektno mogu ubrzati hlađenje i smanjiti ukupno kalo hlađenja. U kasnijim fazama procesa, kad se prenos toplote iz dubine mesa ka površini uspori, a Δt se smanji na samo nekoliko stepeni celzijusa, brza cirkulacija vazduha postaje štetna, pošto povećava kalo, a ne i brzinu hlađenja, što znači da je potrebno smanjiti V na vrednost oko 0,5 m/s, shodno karakteristikama sistema. Nažalost, u našoj zemlji se brzo hlađenje sa izmenjivim režimom koristi veoma retko, a u upotrebi je hlađenje u stacionarnom režimu, pri V = const.

Vreme hlađenja svinjskih i goveđih trupova iznosi oko 16–20, odnosno 20–24 časa, a kalo oko 1,5–2%.

2.7.3 Višefazno brzo hlađenje

U prethodnom izlaganju već smo napomenuli da dalji napredak u tehnološkom smislu možemo postići samo povećanjem Δt iznad 40° C i to u početnim fazama ciklusa, što je moguće jedino korišćenjem minusnih temperatura i razdvajanjem faza intenzivnog ili šok i stacionarnog hlađenja (faza izjednačavanja temperature). Zbog toga ovi sistemi hlađenja moraju imati barem dve građevinski i tehnološki razdvojene sekcije ili više njih. Faza intenzivnog hlađenja može se obavljati u jednoj sekciji ili kroz nekoliko sekcija u kojima se koriste različite temperature i brzine cirkulacije vazduha. Terminološki može nastati zabuna, pošto se sistemi nazivaju dvofaznim brzim ili višefaznim brzim hlađenjem, što je u smislu efekta hlađenja praktično isto.

31

Investiciona ulaganja u objekat, konvejersku i rashladnu opremu, za ove sisteme vrlo su visoka, eksploatacioni troškovi takođe, tako da su ovi sistemi primenjivi samo u objektima u kojima se kolje preko 120 komada svinja ili 25 goveda na sat, gde se visoki troškovi raspoređuju na veći broj jedinica (trupova) i tako opravdavaju ukupan efekat uštede na smanjenju kala. Analiza troškova pokazuje da pozitivni ekonomski efekti rastu kod bržih sistema hlađenja i pored povećanja investicionih i eksploatacionih troškova.

Sistemi za dvofazno (ili višefazno) brzo hlađenje mogu se veoma razlikovati i gotovo da nema dva identična. Komora za izjednačenje temperature i režimi hlađenja u njoj su slični, ali se zato komore za intenzivno hlađenje mogu tehničko-tehnološki, građevinski i režimski veoma razlikovati.

U prvoj fazi intenzivnog hlađenja meso se izlaže temperaturama znatno nižim od temperature zamrzavanja mesa, što obezbeđuje veliki Δt. Pri hlađenju svinja koriste se temperature od –5 do –12° C, a trupova goveda nešto više od –3 do –5° C (slika 2.17). Veliki Δt potrebno je održavati tokom čitave faze hlađenja, obezbeđujući veliku brzinu strujanja vazduha, što je moguće sve dok ne dođe do zamrzavanja površinskih slojeva ili tanjih komada mesa. Najveći deo toplote mesa (i do 70%) odvede se u ovoj fazi hlađenja. Tokom ove faze površina mesa se isušuje i njena temperatura se spušta do vrednosti oko nule ili na –1 do –2° C. Za to vreme temperatura u dubini mesa svinja može biti i 20° C, a u mesu goveda i preko 30° C, pa je dalja razmena toplote između površine mesa i vazduha ograničena brzinom prenosa toplote iz dubljih slojeva mesa ka površini. Kada se u površinskim komadima mesa dostignu navedene temperature (–1 do –2° C), dalje izlaganje polutki intenzivnom hlađenju imalo bi veoma male efekte na brzinu hlađenja, ali bi rezultiralo intenzivnim kalom, pa se sistemi izvode tako da se meso premešta u komoru na izjednačavanje temperature.

▲ Slike 2.17. Shema hladnjače za višefazno brzo hlađenje trupova

–8°C –4°C od –1°C do 4°C

2. HLAĐENJE MESA

32

Komora za izjednačavanje temperature obično se dimenzionira tako da ima kapacitet jednodnevnog klanja. Ona se oprema visećim kolosecima i u nju se instaliraju prikladni hladnjaci koji mogu da održavaju temperaturu oko 0° C i cirkulaciju vazduha od 0,2 m/s. Čak i u objektima u kojima se kolje nekoliko hiljada svinja dnevno retko se grade više od dve komore za izjednačavanje temperature. To je tehnološki i ekonomski potpuno opravdano, pošto polutke iz šok-sekcije u komoru ulaze s temperaturom od oko 0° C u površinskim slojevima mesa. Razmena toplote u ovoj fazi relativno je mala zbog usporenog prenosa toplote iz dubljih komada mesa ka njegovoj površini. Iskorišćenje prostora znatno je bolje kada imamo manji broj velikih komora, pa je time i investicija manja, a rashladna oprema za takvu komoru može imati manju snagu, pa je i potrošnja energije manja.

Šok-sekcija, ili sekcije, mora biti konvejerizovana, pošto je proces nemoguće ispravno voditi i kontrolisati ako nema kontrolisanog prolaza polutki kroz sekciju. Konvejerski sistem omogućava ne samo identično vreme izloženosti polutki niskim temperaturama već i pravilan raspored i razmak između polutki, što doprinosi efektima hlađenja.

Prostor za dvofazno brzo hlađenje može se organizovati i opremiti plafonskim hladnjacima i vertikalnim strujanjem vazduha (slika 2.18) ili kao sistem u kome su hladnjaci postavljeni iznad plafona (slika 2.19).

▲ Slike 2.18. i 2.19. Plafonski hladnjaci s bočnom cirkulacijom vazduha u šok-sekciji (levo) i hladnjaci u poziciji „karatavana” (desno)

2.7.4 Višefazno veoma brzo hlađenje

Veoma brzo hlađenje je po definiciji hlađenje pri kome temperatura mesa pada na vrednost blisku nuli za pet sati posle klanja. Može se reći da su to postupci hlađenja u kojima se u početnoj fazi primenjuju temperature od –15° C kod goveđeg i do –30° C kod svinjskog mesa.

Višefazno brzo i veoma brzo hlađenje u osnovi su veoma slični tehnički i tehnološki (slika 2.20), a suštinski se razlikuju samo u pogledu temperatura tokom prve faze intenzivnog hlađenja. Stacionarna faza hlađenja je praktično ista u oba slučaja.

33

▲ Slike 2.20. Shema šok-sekcije za višefazno veoma brzo hlađenje

–20°C –14°C od –1°C do 4°C

Oba sistema dvofaznog hlađenja daju dobre rezultate u pogledu smanjenja kala i brzine hlađenja, ali su opterećeni velikim investicionim i eksploatacionim ulaganjima. Pored toga, teško je obezbediti kontinuitet hlađenja zbog potrebe otapanja naslaga leda koje se stvaraju na hladnjacima i potrebno ih je otopiti na svaka 3–4 sata pošto led usporava razmenu toplote na hladnjacima.

2.7.4.1 Skraćenje na hladnoćiJoš ranije smo naglasili da povećanje brzine hlađenja ima pozitivne efekte na

mikrobiološki kvalitet i održivost mesa, na smanjenje kala hlađenja i prevenciju nastanka bledog, mekog i vodnjikavog mesa. Međutim, veoma brzo hlađenje može negativno uticati na senzorna svojstva mesa, pre svega na mekoću. Fenomen koji može nastati kao posledica veoma brzog hlađenja naziva se skraćenje na hladnoći ili cold shortening.23 Kao posledica skraćenja mišići postaju tvrdi i nedovoljno sočni.Mehanizam nastanka je isti kao i nastanak postmortalnog rigora, ali je skraćenje znatno veće. Skraćenje mišića u rigoru iznosi od 10 do 15% i povratnog je karaktera, mišić se tokom kasnijih faza gotovo potpuno relaksira, dok je u cold shorteningu 30–40%, a relaksacija je najčešće samo delimična. Cold shortening nastaje kada temperatura mišića padne ispod 10° C, dok je koncentracija ATP-a visoka (2–4 µMol/g mišića). U mišićima u kojima je energetska rezerva mala (0,5–2 µMol/g mišića) nastaje rigor. Iako se nastanak cold shorteninga često povezuje s padom pH na vrednost između 6,0 i 6,2, što najčešće odgovara navedenoj graničnoj koncentraciji ATP-a, on može nastati i na znatno višim pH vrednostima (pH=7). Rizik nastanka daleko je veći u mišićima preživara, čiji je postmortalni metabolizam sporiji nego u svinja i živine i čiji su mišići bogatiji aerobnim, crvenim vlaknima, koja mogu dugo da postmortem proizvode značajnu količinu ATP-a. U većini slučajeva navodi se rok od 10 časova postmortem u kome u mišićima goveda i ovaca može nastati cold shortening ako temperatura padne do vrednosti oko 10° C. U mišićima svinja taj period je od 0,5–5

2. HLAĐENJE MESA

34

časova, a živine 0,3–3 časa. Mehanizam nastanka fenomena dovodi se u vezu sa smanjenjem efikasnosti enzimskog sistema mišića i same kalcijumove pumpe, koji su na temperaturi od oko 10° C toliko usporeni da i pored dovoljne količine ATP-a ne mogu da savladaju fluks Ca++, čija se koncentracija u sarkoplazmi poveća više hiljada puta i predstavlja okidač nastale kontrakcije. Sama kontrakcija izuzetno je jaka upravo zbog velike prisutne količine Ca++ i ATP-a.24, 25, 26

Cold shortening uglavnom nastaje u perifernim mišićima ili njihovim delovima koji su izloženiji procesu hlađenja i brzo se hlade – vrat i kare, kao i mišići grudi i trbušnog zida, a veliki problem predstavlja kod mesa koje je otkošteno toplo.

Taj fenomen se može jednostavno sprečiti brzim smanjenjem rezervi ATP-a u mišićima, što se postiže primenom elektrostimulacije trupova, najčešće u ranim fazama postmortem neposredno posle iskrvarenja životinja ili tokom prvog sata. Operacija se izvodi tako što se trup dovodi u vezu sa strujom napona od nekoliko desetina do 1.500 V u trajanju od 10 do 20 sekundi. Struja izaziva intenzivnu kontrakciju mišića, što efikasno smanjuje koncentraciju ATP-a na bezbedan nivo (ispod 2 µMol/g mišića).

2.7.5 Sprej-hlađenje

Sprej-hlađenje razvijeno je pre svega s ciljem da se smanji kalo hlađenja. Efekat samog hlađenja vodom (temperatura vode 4–12° C) ne može se osporiti, ali je on svakako mali. U SAD se ova metoda primenjuje od sedamdesetih godina 20. veka, kada je korišćena i „hlorna voda”, čija je upotreba imala cilj da redukuje broj prisutne mikroflore. Danas je sprej-hlađenje goveđeg, svinjskog i ovčijeg mesa u opštoj upotrebi u nekim zemljama (SAD, Novi Zeland, Australija).27

▲ Slika 2.21. Sprej-hlađenje goveđeg mesa

35

Sistem je zasnovan na sprej-brizgaljkama instaliranim iznad visećeg koloseka u rashladnoj komori (slika 2.21), koje su cevovodom povezane s rezervoarom ohlađene vode (često je to Ice bank chilling sistem). Taj sistem koristi jeftinu električnu energiju tokom noći i hladi vodu u termoizolovanom rezervoaru. Voda ili led koriste se tokom sledećeg dana. Rad brizgaljki kontroliše industrijski kompjuter, PLC.

Brizgaljke se uključuju u zadatim intervalima, koji su prikazani u tabeli 2.2, a vreme trajanja spreja je 60–90 sekundi, tako da je potrošnja hladne vode nekoliko stotina grama po polutki. Sprej se aplicira tokom prvih sati hlađenja, pri čemu je moguć veliki broj varijanti programa prskanja. Tokom većeg dela trajanja procesa trupovi se hlade na konvencionalan način, bez vode, da bi se obezbedilo njihovo zasušivanje. Takav način hlađenja osigurava 0 0,5% kala hlađenja, uz dobru mikrobiološku sliku i održivost trupova.Tabela 2.2. Režimi-sprej hlađenja različitih vrsta mesa (Meat technology update, 2002)

Vrsta mesaInterval između

aktiviranja brizgaljki(minuti)

Vreme brizganja(sekunde)

Trajanje sprej-hlađenja (bez faze konvencionalnog

hlađenja)

Goveđe

30 90 6

15 60 8

15 90 8

Jagnjeće 20 60 2,6

Svinjsko 15 60 10

2.7.6 Toplo rasecanje mesa

Rasecanje toplog mesa (hot boning) često se praktikuje u mnogim zemljama u svetu. Koreni mu potiču iz obrade mesa u domaćinstvima, u kojima se i danas meso najčešće raseca neposredno posle klanja.

To je iskustveno nastalo s ciljem da se meso u ambijentalnim uslovima brže i bolje ohladi. Komadi mesa dobijeni rasecanjem su manji i tanji, pa se lakše hlade, a masno tkivo koje je izolator najčešće je skinuto, pa takođe doprinosi efektu hlađenja (slika 2.22). I u Srbiji se često praktikuje rasecanje toplog mesa. Iako toga nismo ni svesni, „popuštanje” masnog tkiva sa svinjskih polutki nije ništa drugo nego hot boning. Pri ovakvom načinu rasecanja mesa linije raseka postavljaju se neposredno uz liniju klanja, a meso se hladi na kolicima s više etaža. Kao razlozi za toplo rasecanje navode se: smanjenje vremena između hlađenja i upotrebe mesa; manje potrebnog prostora za hlađenje, manje energije koja se utroši za hlađenje; manje kalo hlađenja i povećanje produktivnosti.

2. HLAĐENJE MESA

36

▲ Slika 2.22. Tehnologija hlađenja toplo rasecanog mesa

I našim propisima je dozvoljeno rasecanje toplog mesa svih vrsta životinja za klanje. Meso se može rasecati toplo, neposredno posle linije klanja i pre započinjanja bilo kakvog procesa hlađenja, ili se može rasecati kada je potpuno ohlađeno, na 4° C (živina) i 7° C (papkari i kopitari). Ne sme se rasecati u međufazi hlađenja.Tabela 2.3. Propisane temperature ohlađenog mesa, poluproizvoda od mesa i

proizvoda od mesa u Srbiji28

Vrsta mesa ili proizvodaTemperatura koja se mora postići na kraju hlađenja i održavati tokom svih faza transporta, otkoštavanja,

sečenja obmotavanja i pakovanja

Meso papkara i kopitara 7° C

Meso živine i lagomorfa (zečevi, kunići) 4° C

Jestivi organi 3° C

Meso krupne divljači 7° C

Meso sitne divljači 4° C

Usitnjeno meso i MSM (mehanički separisano meso) 2° C

Poluproizvodi od mesa 4° C

37

2.7.7 Zakonska regulativa i zahtevi

Pravilnikom o veterinarsko-sanitarnim, odnosno opštim i posebnim uslovima za hranu životinjskog porekla, kao i o uslovima higijene hrane životinjskog porekla (Sl. glasnik RS 25/11) propisane su temperature hlađenja i čuvanja mesa u Republici Srbiji. U ovom pogledu Pravilnik se oslanja na regulativu Evropske komisije (EC) 853/2004.

Naša zakonska regulativa ne definiše vreme za koje je potrebno postići zahtevane temperature mesa i one se najčešće utvrđuju HACCP planom. Uobičajen je zahtev da se postigne 7° C u dubini buta za 24 časa u polutkama svinja i za 30 časova u polutkama goveda.

U propisima SAD – FSIS (Food safety and Inspection Service) propisano je da je pri hlađenju trupova papkara potrebno postići temperaturu od 4° C na površini trupa za maksimalna 24 časa, odnosno da je neophodno ohladiti živinski trup mase do 2,5 kg za maksimalno četiri časa.

2.8 TEHNOLOGIJA HLAĐENJA žIVINSKOG MESAHlađenje živinskog mesa posebno je zahtevna operacija iz dva razloga: visoke i

specifične kontaminacije trupova i potrebe da se trupovi upakuju neposredno posle hlađenja.

Već je naglašeno da je inicijalna kontaminacija trupova živine po pravilu veća nego trupova papkara. To je posledica specifične građe kože, u kojoj su duboko usađeni meškovi od perja, pa koža nije glatka i na njoj se lako zadržavaju kontaminenti poreklom od perja, vode od šurenja i sl. Na koži živine često su prisutne ranice nastale oštećenjem kože tokom života i transporta ptica. Trupovi se po evisceraciji ne polute, pa je pranje unutrašnjosti trupa otežano, a potencijalna kontaminacija tokom vađenja digestivnog trakta, voljke i pluća česta. Specifičnost mikroflore je učestali nalaz različitih patogena, posebno vrsta i sojeva Salmonella spp., Campilobacter spp. i E. coli.29–31

Dodatna specifičnost je to da trupove odmah posle hlađenja treba upakovati kako bi se izbegli dalje povećanje kala, sasušivanje površine kože, pogoršanje izgleda i unakrsna kontaminacija.

Zbog svega navedenog hlađenje trupova brojlera mora se obaviti efikasno i brzo – i po pravilu ono traje manje od dva časa, pre svega zahvaljujući maloj masi trupova.

Sistemi za hlađenje živinskog mesa su veoma različiti, kao i njihovi efekti, ali je za sve svojstveno da se mora obezbediti puna sinhronizacija svih faza procesa proizvodnje – od hlađenja, klasiranja, kalibracije, rasecanja, pakovanja i skladištenja upakovanog mesa.

2. HLAĐENJE MESA

38

Hlađenje trupova živine u osnovi se može obavljati u vazduhu ili u vodi. Pod vazdušnim hlađenjem podrazumevaju se metode u kojima se trupovi ne potapaju u vodu iako se voda može koristiti za tuširanje ili sprej-sistem orošavanja. Pri hlađenju u vodi trupovi se u jednoj fazi hlađenja potapaju u vodu. Oba koncepta imaju svoje prednosti i mane (tabela 2.4).32, 33

Tabela 2.4. Upoređenje efekata „vazdušnog” i „vodenog” sistema za hlađenje mesa

Efekti hlađenja Vazdušno hlađenje Vodeno hlađenje

Investicioni troškovi sistema za hlađenje Visoki Niski

Troškovi hlađenja (energija) Visoki Niski

Veličina prostora potrebna za instalaciju sistema Velika Mala

Kalo hlađenja Ima kala Nema kala

Izdvajanje vode u pakovanju Nema Ima

Brzina hlađenja 2 sata 1 sat

Kvalitet mesa Odličan Lošiji

2.8.1 Klasično vazdušno hlađenje

Ovaj tip hlađenja najčešće se koristi u malim objektima u kojima se kolje manje od 1.000 ptica na sat ili u specijalizovanim pogonima koji zbog marketinških razloga koriste ovaj način hlađenja. Hlađenje se obavlja u hladnjačama koje funkcionišu po principu jednofaznog brzog hlađenja. Trupovi se na kraju linije klanja kače na pokretne „jelke” za hlađenje i odvoze u hladnjaču (slika 2.23), u kojoj se održava režim temperature od –4° do 0° C, uz intenzivnu cirkulaciju vazduha do 4 m/sec. Treba imati u vidu da su oscilacije temperature u komori velike zbog čestih unosa toplog mesa, pa su i efekti hlađenja relativno loši, što se ogleda u velikom kalu hlađenja, koje se može popeti i do vrednosti od 5%, i u lošijem izgledu površine trupova, koja je sa uočljivim poljima diskoloracije i lošijom bojom kože.

▲ Slika 2.23. Klasično vazdušno hlađenje pilećeg mesa na kolicima

39

▲ Slika 2.24. Vazdušno hlađenje pilećih trupova na konvejerskom sistemu uz primenu sprej-orošavanja

Zato se, s ciljem smanjenja kala hlađenja i dobijanja boljeg izgleda površine, trupovi pre hlađenja često potapaju u bazene s vodom. U pogledu mikrobiološkog kvaliteta i održivosti mesa ovaj sistem za hlađenje ima određenih prednosti, pre svega zbog zasušivanja površine kože.

2.8.2 Hlađenje uz primenu tuširanja

Ovaj postupak decenijama je bilo standardan način hlađenja živine u našim klanicama većeg kapaciteta. U ovom sistemu za hlađenje trupovi se kače na jelke koje su povezane na konvejerski sistem za hlađenje i kreću se kroz sekciju ili više sekcija „tunela za hlađenje”. Tokom početne faze hlađenja, najčešće oko 15 minuta, trupovi se prskaju „hladnom” vodom iz vodovoda, temperature 12–20° C, pomoću standardnih sistema tuševa instaliranih iznad konvejera. Tuševi su postavljeni iznad dela konvejera ili iznad čitavog konvejera prve sekcije za hlađenje, a sistem za hlađenje radi u stacionarnom režimu (t = –2 do 0° C i V = 1–4 m/sec). Ovaj sistem za hlađenje ima svoje prednosti, ali i mane. Njegova prednost se ogleda pre svega u efikasnom smanjenju kala hlađenja na vrednost oko 0%, a ukoliko tuširanje traje duže, može se očekivati i prirast mase trupova tokom hlađenja. Izgled površine kože takođe se popravlja na ovaj način, a naročito u slučajevima kada je epidermalni deo kože oštećen i delom odstranjen tokom šurenja i čupanja perja, što je čest slučaj. Loše strane su potencijalna unakrsna kontaminacija trup–trup, često loša održivost trupova, velika potrošnja vode koja se koristi za tuširanje, produženje procesa hlađenja i velika potrošnja energije za hlađenje. Iako na prvi pogled izgleda da se tuširanjem delotvorno može ubrzati hlađenje, realan efekat često je suprotan. Velika količina vode koja se unosi u komoru može remetiti neto bilans toplote unete u komoru s toplim trupovima i vodom za „hlađenje” i toplote koju odnose hladnjaci. Drugim rečima, vodom za tuširanje dodatno se zagreva čitav sistem za hlađenje.

2. HLAĐENJE MESA

40

Rešenje za ovaj problem jeste izdvajanje posebne sekcije u kojoj se trupovi hlade i tuširaju i sekcija u kojima se trupovi hlade i zasušuju. Kako bi se hlađenje ubrzalo, moguće je koristiti temperaturu ispod nule (od –4 do –8° C), najčešće u poslednjoj sekciji hlađenja. Ovakav koncept hlađenja potpuno je obrnut od koncepta za hlađenje trupova papkara, u kome se niske temperature koriste u početnoj fazi hlađenja. Međutim, potpuno je opravdan, s obzirom na to da se temperature ispod nule ne mogu koristiti u sekciji s vodom zbog zamrzavanja vode i velikih energetskih gubitaka.

2.8.3 Sprej-hlađenje

Ranije se ovaj način nazivao evapora tivno hlađenje. To je napredan sistem za hlađenje živinskog mesa koji je zadržao sve dobre, a eliminisao loše strane sistema za hlađenje tu širanjem (slika 2.25). Trupovi se u ovom si stemu kače pojedinačno na konvejer, pa je mogućnost unakrsne kontaminacije i neravnomernog hlađenja trupova svedena na minimum.

▲ Slika 2.25. Sprej-hlađenje pilećih trupova

Za orošavanje se koristi kompre sorski ohlađena voda, t = 4° C, pa se ne povećavaju energetski gubici, već se zaista ubrzava hlađenje. Koriste se fine brizgaljke, pa je potrošnja vode i energije mala. Trupovi se orošavaju u izdvojenim kabinetima odvojenim od rashladne komore, pa proces orošavanja ne remeti mikroklimat komore.

2.8.4 Hlađenje potapanjem

Hlađenje potapanjem je sistem za hlađenje koji je najviše osporavan, ali i branjen. Uobičajen je u SAD i Kanadi, a redak u Evropi. Postoji u dve varijante – hlađenje u spin čilerima u kojima trupovi slobodno lebde u hladnoj vodi, koja je šire prihvaćena, i hlađenje u bazenima u koje se trupovi uranjaju okačeni na konvejer hlađenja (slike 2.26 i 2.27). Obe varijante su veoma slične, ali u drugoj nema ponovnog kačenja trupova.

41

▲ Slike 2.26 i 2.27. Hlađenje organa u spin čileru (gore), hlađenje trupova potapanjem na konvejerskom sistemu (dole)

Hlađenje mesa potapanjem u rashladni fluid jeste metoda direktnog hlađenja u kojoj se koristi veliki toplotni kapacitet vode (4,18 J/g), što veoma ubrzava proces. Trupovi se potapaju u bazen čilera kroz koji ih pokreće spiralni puž. Za hlađenje se

2. HLAĐENJE MESA

42

najčešće koristi ohlađena voda t = 2–4° C, koja struji iz smera suprotnog kretanju trupova. Hladna voda se kontinuirano dovodi u bazen na njegovom kraju, a zagrejana voda se na početku bazena izliva. Trupovi koji dospeju na kraj bazena kače se na sistem-konvejer za vazdušno hlađenje i dohlađuju se do zahtevane temperature u struji hladnog vazduha. Tokom hlađenja trupova u bazenu voda dospeva u šupljine trupa, u kojima se delom zadrži i tokom vazdušnog hlađenja. Toplo meso, u kome su još uvek visoki pH i koncentracija ATP-a, veoma dobro vezuje vodu, pa neto bilans hlađenja mesa u čilerima i pored gubitka dela vode u sekciji vazdušnog hlađenja može biti prirast mase iznad 10%. Tako veliki procenat apsorbovane vode predstavlja prevaru potrošača, pa zakonska regulativa zemalja u kojima se hlađenje u spin čilerima koristi limitira prirast mase najčešće na max. 5%. Stoga je obavezna procesna kontrola količine apsorbovane vode u trupovima i, shodno rezultatima, vođenje procesa hlađenja. Prema propisima važećim u Srbiji (Pravilnik o kvalitetu mesa pernate živine, Službeni List SFRJ 1/81 i 51/88), proizvođač mora napisati u deklaraciji da su trupovi hlađeni potapanjem u vodi, prirast mase ne sme biti veći od 5%, trupovi koji su hlađeni potapanjem ne mogu se klasirati u najvišu klasu kvaliteta i u promet se mogu puštati samo kao zamrznuti, ne i kao ohlađeni.

Hlađenje potapanjem nosi rizik od moguće unakrsne kontaminacije trupova, pa je veoma važno vodu u bazenima održavati higijenski prihvatljivom, što se može postići stalnim dodavanjem higijenski ispravne vode. Propisi SAD i Kanade definišu količinu vode koju je neophodno dovesti za hlađenje trupova na dva litra vode po trupu do dva i po kilograma, što se dokazuje merenjem protoka čiste vode.

Vlažna površina trupa hlađenog potapanjem može biti uzrok lošije održivosti, pa naš važeći zakon propisuje obavezu zamrzavanja ovako hlađenih trupova. Ova odredba je danas prilično anahrona, s obzirom na znatno bolje higijenske uslove u proizvodnji i postojanje hladnog lanca u svim fazama proizvodnje i prometa mesom u odnosu na vreme kad je zakon donesen.

2.9 HLAĐENJE RIBE Hlađenje ribe se razlikuje od hlađenja mesa toplokrvnih životinja iz nekoliko

razloga. Vodena sredina u kojoj ribe žive relativno je hladna (0–30° C, ali je najčešći okvir temperatura 10–20° C), pa vodu i telo ribe naseljava mikroflora prilagođena životu na niskim temperaturama. Postmortalni metabolizam mišića riba intenzivniji je nego kod toplokrvnih životinja. Autoliza tkiva je izražena i prate je metaboliti jakog mirisa (amonijak, trimetilamin i trimetilaminoksid) i alergen histamin. Stoga je potrebno ribu ohladiti što brže, na što nižu temperaturu, a po mogućnosti na 0° C – i tu temperaturu je potrebno održavati tokom svih sledećih faza proizvodnje i prometa.

43

U svrhu hlađenja ribe koristi se led, pa se hlađenje ribe naziva i poleđivanje (slika 2.28). Za poleđivanje se koristi zrnasti led dobijen zamrzavanjem vode za piće ili morske vode. Riba se u transportnoj ambalaži meša s ledom (koristi se 1/2 do 1/4 mase leda u odnosu na masu ribe). Ambalaža na donjem delu ima otvore, pa se voda od otopljenog leda cedi. Pri dugom transportu ili lagerovanju led se može potpuno otopiti, pa je potrebno dodati novu količinu u transportna pakovanja.

▲ Slika 2.28. Poleđivanje ribe

Ova metoda hlađenja ima čitav niz dobrih strana: moguće je primenjivati hlađenje na brodovima ili u vozilima u bilo kakvim uslovima ako se poseduju izolovana posuda ili prostorija i led; temperatura sistema riba-led je konstantno 0° C sve dok u sistemu ima leda; led ima veliki rashladni kapacitet zbog latentne toplote topljenja; nema kala niti isušivanja površine trupa.

2.10 HLAĐENJE ORGANAZbog specifičnosti koje se ogledaju u povećanom nivou kontaminacije, prisustvu

značajne količine krvi, maloj masi i većem nivou oštećenosti (većina organa se tokom veterinarskog pregleda i obrade raseca, čime se dodatno kontaminiraju) organe je potrebno brzo i efikasno hladiti. Važeći propis (Pravilnik, Službeni glasnik RS 25/11) definiše da je jestive organe potrebno hladiti u posebnoj hladnjači, odvojeno od trupova. Taj zahtev je razumljiv s obzirom na to da je zahtev za postignutom temperaturom u organima (3° C) različit u odnosu na meso.

2. HLAĐENJE MESA

44

Veći organi (goveđa pluća, srce i jetra i svinjska jetra) hlade se okačeni na kuke jelki za hlađenje, a manji organi (bubrezi, slezina i organi živine) u tacnama ili metalnim lodnama (slike 2.29. i 2.30). Organi živine najčešće se hlade u spin čilerima.

▲ Slike 2.29. i 2.30. Hlađenje organa u lodnama (levo) i kolica za hlađenje organa (desno)

2.11 SKLADIŠTENJE I ODRžIVOST OHLAĐENOG MESA Potpuno je jasno da je sa aspekta kvaliteta, bezbednosti u prometu, lakšeg

planiranja i organizacije plasmana poželjno da meso poseduje što bolju održivost. Ipak, predugo skladištenje neupakovanog mesa nije ekonomski opravdano zbog povećanja troškova energije, a pogotovo zbog stalnog gubitka mase.

U objektima u kojima se meso proizvodi, klanicama, uslovi za čuvanje su dobri (mogu se održavati konstantna niska temperatura i suva površina); međutim, meso se u njima zadržava relativno kratko. U prometu, manipulativnim skladištima, veleprodajama i maloprodajnim objektima meso se zadržava po pravilu duže. U njima su uslovi za čuvanje lošiji nego u klanicama zbog oscilacija temperature i relativne vlažnosti, zbog pretovara, manipulacije, otvaranja i zatvaranja vrata, kontakta mesa s rukama radnika ili s drugim partijama mesa i sl. Uslovi za čuvanje mesa u prometu (van klanica) veoma se razlikuju i specifični su za svaki objekat ponaosob, pa je i održivost mesa u njima različita. Meso se čuva na temperaturi koja je između –1° i 2° C i u uslovima što slabije cirkulacije vazduha (0,1–0,2 m/sec). Danas su sve češće u upotrebi hladnjaci bez prinudne cirkulacije vazduha.

Održivost mesa zavisi od inicijalne kontaminacije i brzine hlađenja, temperature čuvanja, relativne vlažnosti sredine i nivoa obrade mesa (održiviji su veći komadi mesa). Zbog svega navedenog teško je dati odgovor na pitanje kolika je održivost neupakovanog mesa. Najčešće se navode vrednosti da je juneće meso u polutkama održivo 3–4 nedelje, ovčiji trupovi 1–2 nedelje, svinjske polutke 10–14 dana, a pileće neupakovano meso do 3 dana.

45

Pitanja

1. Na čemu se zasniva uticaj temperatura hlađenja mesa na njegovu održivost? 2. Kako biste objasnili pojam kontaminacija površine mesa? 3. Kakva je razlika između niske i prihvatljive kontaminacije? 4. Zašto su za održivost mesa važni ugljeni hidrati? 5. Kakav je princip rada rashladnog postrojenja? 6. Koja je razlika između neposrednog i posrednog postupka hlađenja? 7. Koji su razlozi pojave kala hlađenja? 8. Zašto nastaje cold shortening? 9. Koji smisao ima vremenski zahtev za trajanje hlađenja?10. Koje su zahtevane temperature ohlađenog mesa?

Literatura 1. Gill C, O., (1986). The microbiology of chilled meat storage, in 24th Meat Industry Research Conference, Ed. MIRINZ publication Hamilton, New Zealand, pp 210–213. 2. Donald VS, (2007). Refrigerated Food Shelf-Life, in Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering. Taylor & Francis, pp 1–3. 3. Gill C, O., (1980). Total and intramuscular bacterial populations of carcasses and cuts, in 33rd Annual Reciprocal Meat Conference, Ed. American Meat Science Association, Purdue University, West Lafayette, Indiana, USA, pp 47–53. 4. James SJ and James C, (2002). Meat refrigeration. Woodhead Publishing, Cambridge, England. 5. Antic D, Blagojevic B, Ducic M, Nastasijevic I, Mitrovic R and Buncic S, (2010). Distribution of microflora on cattle hides and its transmission to meat via direct contact. Food Control 21:1025–1029. 6. Hardin MD, (2014). MICROBIAL CONTAMINATION | Decontamination of Processed Meat, in Encyclopedia of Meat Sciences (Second Edition). Academic Press, Oxford, pp 280–284. 7. Wheeler TL, Kalchayanand N and Bosilevac JM, (2014). Pre- and post-harvest interventions to reduce pathogen contamination in the U.S. beef industry. Meat Science 98:372–382. 8. McMeekin TA, (2007). Predictive microbiology: Quantitative science delivering quantifiable benefits to the meat industry and other food industries. Meat Science 77:17–27. 9. Kamruzzaman M, Makino Y and Oshita S, (2015). Non-invasive analytical technology for the detection of contamination, adulteration, and authenticity of meat, poultry, and fish: A review. Analytica Chimica Acta 853:19–29. 10. Zweifel C, Baltzer D and Stephan R, (2005). Microbiological contamination of cattle and pig carcasses at five abattoirs determined by swab sampling in accordance with EU Decision 2001/471/EC. Meat Science 69:559–566. 11. Huis in ‘t Veld JHJ, Mulder RWAW and Snijders JMA, (1994). Paper presented at the 38th International Congress of Meat Science and Technology Impact of animal husbandry and slaughter technologies on microbial contamination of meat: Monitoring and control. Meat Science 36:123–154. 12. Sabine S, (2013). Oxidation and Antioxidants in Fish and Meat from

RezimeHlađenje je metoda za konzervisanje svežeg mesa koja nema alternativu. Industrija mesa ne može da funkcioniše bez hlađenja. Sve meso koje se u industrijskim uslovima proizvodi u svetu hladi se, čime se obezbeđuju proizvodnja i plasman bezbednog i kvalitetnog mesa. Pravilnim izborom tehnike i tehnologije hlađenja može se uspešno voditi proces i tako se obezbediti najbolji ekonomski efekti hlađenja, postići željena održivost i optimalan senzorni i tehnološki kvalitet ohlađenog mesa. Hlađenje nema direktan uticaj na meso i ne menja ga, iako se tokom njega odvijaju burne biohemijske promene koje pretvaraju mišić u meso i doprinose nastanku „jestivih” svojstava njegovog kvaliteta.

2. HLAĐENJE MESA

46

Farm to Fork, 13. Gill C, O., (1982). Microbial interaction with meats, in Meat Microbiology, ed. by Brown MH. Applied Science London, pp 225–264. 14. Barbut S, Sosnicki AA, Lonergan SM, Knapp T, Ciobanu DC, Gatcliffe LJ, Huff-Lonergan E and Wilson EW, (2008). Progress in reducing the pale, soft and exudative (PSE) problem in pork and poultry meat. Meat Science 79:46–63. 15. Sørheim O, Erlandsen T, Nissen H, Lea P and Høyem T, (1997). Effects of modified atmosphere storage on colour and microbiological shelf life of normal and pale, soft and exudative pork. Meat Science 47:147–155. 16. Humphrey T and Jørgensen F, (2006). Pathogens on meat and infection in animals – Establishing a relationship using campylobacter and salmonella as examples. Meat Science 74:89–97. 17. Buncic S, Nychas G-J, Lee MRF, Koutsoumanis K, Hébraud M, Desvaux M, Chorianopoulos N, Bolton D, Blagojevic B and Antic D, (2014). Microbial pathogen control in the beef chain: Recent research advances. Meat Science 97:288–297. 18. Fisher K, Jin ZT, Bratcher CL and Wang LZ, (2015). An initial evaluation of a novel antimicrobial solution on fresh meats. Meat Science 101:153. 19. Li M, Niu H, Zhao G, Tian L, Huang X, Zhang J, Tian W and Zhang Q, (2013). Analysis of mathematical models of Pseudomonas spp. growth in pallet-package pork stored at different temperatures. Meat Science 93:855–864. 20. Crowley KM, Prendergast DM, Sheridan JJ and McDowell DA, (2010). Survival of Pseudomonas fluorescens on beef carcass surfaces in a commercial abattoir. Meat Science 85:550–554. 21. Mann E, Wetzels SU, Pinior B, Metzler-Zebeli BU, Wagner M and Schmitz-Esser S, (2016). Psychrophile spoilers dominate the bacterial microbiome in musculature samples of slaughter pigs. Meat Science 117:36–40. 22. Hinton MH, Rowlings C and Mead GC, (1997). Microbial control in the meat industry. University of Bristol Press, Bristol. 23. Van Moeseke W, De Smet S, Claeys E and Demeyer D, (2001). Very fast chilling of beef: effects on meat quality. Meat Science 59:31–37. 24. Iversen P, Henckel P, Larsen LM, Monllao S and Møller AJ, (1995). Tenderisation of pork as affected by degree of cold-induced shortening. Meat Science 40:171–181. 25. Cornforth DP, Pearson AM and Merkel RA, (1980). Relationship of mitochondria and sarcoplasmic reticulum to cold shortening. Meat Science 4:103–121. 26. Devine CE, Wahlgren NM and Tornberg E, (1999). Effect of rigor temperature on muscle shortening and tenderisation of restrained and unrestrained beef m. longissimus thoracicus et lumborum. Meat Science 51:61–72. 27. Prado CS and de Felício PE, (2010). Effects of chilling rate and spray-chilling on weight loss and tenderness in beef strip loin steaks. Meat Science 86:430–435. 28. Službeni glasnik RS 25/11, (2011). Pravilnik o veterinarsko-sanitarnim, odnosno opštim i posebnim uslovima za hranu životinjskog porekla, kao i o uslovima higijene hrane životinjskog porekla, Ed 29. Temelli S, Eyigor A and Carli KT, (2012). Salmonella detection in poultry meat and meat products by the Vitek immunodiagnostic assay system easy Salmonella method, a LightCycler polymerase chain reaction system, and the International Organization for Standardization method 6579. Poultry Science 91:724–731. 30. BAKER RC, DULCE M, PAREDES C and QURESHI RA, (1987). Prevalence of Campylobacter jejuni in Eggs and Poultry Meat in New York State. Poultry Science 66:1766–1770. 31. Demirok E, Veluz G, Stuyvenberg WV, Castañeda MP, Byrd A and Alvarado CZ, (2013). Quality and safety of broiler meat in various chilling systems. Poultry Science 92:1117–1126. 32. Zhuang H, Bowker BC, Buhr RJ, Bourassa DV and Kiepper BH, (2013). Effects of broiler carcass scalding and chilling methods on quality of early-deboned breast fillets. Poultry Science 92:1393–1399. 33. Tuncer B and Sireli UT, (2008). Microbial Growth on Broiler Carcasses Stored at Different Temperatures After Air- or Water-Chilling. Poultry Science 87:793–799.

47

ZAMRZAVANJE MESA3Cilj ovog poglavlja jeste upoznavanje čitaoca sa osnovnim principima na kojima se metoda zasniva. S tokom zamrzavanja vode u mesu i uticajem tog procesa na fizička, tehnološka i senzorna svojstva mesa, kao i s tehnikom i tehnologijom zamrzavanja i odmrzavanja, odnosno temperiranja mesa. S razlozima za zamrzavanje mesa, senzornim i nutritivnim svojstvima zamrznutog mesa, koje se neznatno razlikuje od ohlađenog, s biohemijskim promenama u zamrznutom mesu, koje se odvijaju vrlo sporo, ali se njihovi efekti kumuliraju i pogoršavaju ukupan kvalitet, kao i sa oksidativnim promenama lipida i proteina, koje takođe prouzrokuju pogoršanje funkcionalnih i senzornih svojstava mesa.

Zamrzavanje mesa je postupak konzervisanja tokom kog voda u mesu menja agregatno stanje, prelazi iz tečne u čvrstu fazu, i postaje nedostupna mikroorganizmima i enzimima. U poređenju sa ostalim načinima konzervisanja, u ohlađenim i zamrznutim namirnicama najbolje opstaju osnovne komponente i labilne materije kao što su vitamini i minerali. Pored toga, u pogledu senzornih karakteristika zamrznuto meso se gotovo ne razlikuje od svežeg (ohlađenog mesa). Zamrzavanje ima i određenih ekonomskih prednosti u poređenju s drugim načinima konzervisanja, pre svega u sferi uštede energije. Iako je prihvaćeno mišljenje da je ono skup metod konzervisanja, prema trenutnim cenama električne energije u zemlji trošak zamrzavanja kilograma mesa iznosi oko 0,012 evra, ili oko 1,5 dinara, a trošak održavanja u lageru je višestruko manji. Metoda je vrlo održiva i u ekološkom okviru, s obzirom na to da je nivo emisije u formi gasova, vode i čvrstih materija minimalan.

Razlozi za zamrzavanje mesa u osnovi leže u već navedenoj činjenici da se ono na taj način može dugo sačuvati do upotrebe ili dalje prerade. Zamrzavanje omogućava

3. ZAMRZAVANJE MESA

48

transport mesa na dugim relacijama. Neophodno je u periodima kad se javljaju viškovi stoke na tržištu, naročito svinja i živine, i kada se držanje životinja ne može produžiti bez ozbiljnih negativnih ekonomskih efekata. Koristi se i u periodima kad se javljaju viškovi pojedinih kategorija ili delova trupa mesa, kao što su manje vredni delovi trupa: rebara, kolenica, slanine tokom leta, a kožica i ficle zimi. Obavezna je faza u procesu proizvodnje fermentisanih kobasica, gde se gotovo celokupna količina sirovine pre obrade zamrzava.

3.1 UTICAJ ZAMRZAVANJA NA MIKROORGANIZMECilj zamrzavanja nije uništavanje mikroorganizama, već njihovo dovođenje u

neaktivno stanje u kome ne mogu da metabolizuju supstrat niti da se reprodukuju. Mikroorganizmi koji su zatečeni u zamrznutom mesu neaktivni su sve dok je ono na temperaturi nepovoljnoj za njihov razvoj. Otpornost različitih vrsta mikroorganizama prema niskim temperaturama se razlikuje. Najniža temperatura na kojoj mogu da se razvijaju bakterije jeste od –5 do –8° C, kvasci od –7 do –10° C, a najniža je za plesni: –12° C.1

Temperature niže od tolerantnog minimuma za pojedine vrste dovode do odumiranja određenog broja ćelija, ali jedan deo populacije može da preživi veoma dugo na temperaturi od –18° C. Naročito su otpornie sporogene bakterije.2

3.2 SASTAV I OSOBINE VODE Zahvaljujući mnogim anomalijama vode, proces njenog zamrzavanja u mesu

nije nimalo jednostavan, naprotiv – izuzetno je složen u hemijskom, fizičkom i termodinamičkom smislu. Uz to, zamrzavanje može uzrokovati značajne fizičke, funkcionalne i senzorne promene u mesu.3, 4

Možda zato što nam je tako dobro poznata, često je smatramo običnom tečnošću, utoliko više što je jednostavnog hemijskog sastava. Međutim, za vodu se nikako ne može reći da je obična. Molekul vode je približno sfernog oblika i dipolnog je karaktera. Dipoli vode mogu biti privučeni od svih pozitivno ili negativno naelektrisanih naboja. Jače su privlačne sile između različitih nego odbojne između istih polova. Molekuli se mogu grupisati: samostalno u manje grupe – klastere, kao i u veće – asocijacije, oko katjona (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) ili anjona (Cl-, PO4

3-), slika 3.2, i oko polarnih i naelektrisanih grupa aminokiselina. U mesu su veoma važne upravo ove interakcije između dipola vode i polarnih grupa (glicina, serina, treonina, cisteina, tirozina, asparagina i glutamina), naelektrisanih grupa kiselih (glutaminska kiselina, asparaginska kiselina) i baznih (lizina, arginina i histidina) aminokiselina.5

49

H

H O

▲ Slika 3.1. Dipol vode

NaCl

H2O

Na–

Cl–

▲ Slika 3.2. Asocijacije molekula vode

Važna osobina vode jeste da se molekuli mogu vezivati vodoničnim vezama, međusobno, ili s naelektrisanim i polarnim grupama. Molekul vode može obrazovati najviše četiri vodonične veze sa susednim molekulima vode. Ovakva, tetraedarska struktura nastaje kad je voda u čvrstom stanju – led (slika 3.3). Ova forma smanjuje gustinu i povećava zapreminu leda u odnosu na vodu. Gustina leda iznosi 0,916 g/cm3, ili za oko 8,5% manje nego gustina vode, a led je oko 11% veće zapremine nego voda.

▲ Slika 3.3. Molekuli vode u kristalima leda

Voda se odlikuje specifičnim fizičkim i hemijskim osobinama i ispoljava brojne anomalije. Gustina joj je najveća na temperaturi od 4° C (1 g/cm3), toplotna provodljivost vode je mala, oko 0,6 Wm-1 K-1, a leda oko 2 Wm-1 K-1. Specifična toplota vode iznosi 4 186 J/kgK, a leda je 2 060 J/kgK. Voda ima velike latentne toplote pri prelasku faza (tabela 3.1), što u slučaju zamrzavanja i odmrzavanja mesa predstavlja teškoću, pošto je potrebno odvesti veliku količinu toplote pri smrzavanju, što usporava proces, a dovesti značajnu količinu toplote pri odmrzavanju.6

Tabela 3.1. Latentna toplota (kJ/kg) faznih prelaza vode

Topljenje Isparavanje Kristalizacija Kondenzacija

334 2.260 334 2.260

3. ZAMRZAVANJE MESA

50

3.3. VODA U MESUNema sva voda mesa isti status, niti je vezana ili zadržana istim silama. Manji

deo vode, oko 8–10%, nalazi se u mišiću ekstracelularno, između mišićnih ćelija i grupa ćelija, dok je ostatak vode, oko 90%, intracelularna voda i predstavlja osnovu sarkoplazme. Intracelularna voda nalazi se oko miofibrila (oko 20%) i unutar njih (oko 70%), pa proteini mesa imaju veliki uticaj na njen status.7

Deo vode koji se teško može odvesti sušenjem ili smrznuti naziva se vezanom vodom. Ima je oko 10% u odnosu na ukupnu količinu intracelularne vode u mišiću. Polovina ove vode (4–5%) vezana je vodoničnim vezama za naelektrisane grupe kiselih i baznih aminokiselina i za polarne grupe aminokiselina na lancima proteina u monomolekularnom sloju. Ostatak (4–5%) grupiše se na istim pozicijama i međusobno se povezuje, takođe vodoničnim vezama, u multimolekularnom sloju. Ova voda ne može se odstraniti iz mišića standardnim metodama sušenja ili se smrznuti na temperaturama koje se primenjuju u industriji (do –35° C). Dodatnih 10% intracelularne vode može se nazvati labavo vezanom vodom. Taj deo vode nalazi se između lanaca proteina unutar miofibrila i sastoji se od orijentisanih dipola koji su pod uticajem elektrostatskih sila proteina. Količina labavo vezane vode vrlo je promenljiva, pošto u velikoj meri zavisi od stanja proteina.

Najveći deo vode mesa može se relativno lako odvesti sušenjem ili smrznuti – ovaj deo vode mesa naziva se slobodnom vodom. Iako se ovih 80% intracelularne vode naziva slobodnom, teško je pretpostaviti da je njen status zaista takav, s obzirom na veoma gustu i složenu 3D konfiguraciju različitih proteina unutar vlakna mišićne ćelije i oko njega. Verovatnije je da je i ovaj deo vode delimično izložen uticaju elektrostatičkih i kapilarnih sila u sistemu kakav vidimo na slici 3.4. Ekstracelularna voda ima vrlo sličan status – ona je zarobljena kapilarnim silama koje vladaju između mišićnih ćelija.

▲ Slika 3.4. Sem mikrografija mišićnog vlakna s miofibrilima

51

3.4 ZAMRZAVANJE VODE U MESUDinamika zamrzavanja vode u mesu razlikuje se od dinamike zamrzavanja čiste

vode.4, 6 Prelazak vode iz tečnog u čvrsto (kristalno) stanje nije trenutan. Tokom zamrzavanja mesa proces kristalizacije sastoji se od dve faze: formiranje kristala i njihov porast. Započinje spuštanjem temperature vode do temperature kristalizacije, odnosno nešto ispod nje. Za započinjanje promene faza veoma su važni centri kristalizacije ili nukleusi. Nukleusi mogu biti nečistoće ili nerastvorene materije u vodenoj fazi, kojih u mesu ima dosta. Oko nukleusa se molekuli vode pravilno raspoređuju, a ova pojava se dešava na temperaturi ispod krioskopske tačke, ili na oko –4° C u mesu, pa se naziva i pothlađivanjem. Povezivanjem molekula vode u kristalnu rešetku oslobađa se latentna toplota kristalizacije (334 KJ/kg), pa se sistem blago zagreva. Kristalizacija čiste vode dalje se odvija na konstantnoj temperaturi (oko 0° C) dok i poslednji molekuli ne pređu u čvrstu fazu, a proces kristalizacije je relativno spor pošto ga usporava latentna toplota. Tek tada temperatura sistema (leda) počinje da se spušta do temperature na kojoj se sistem nalazi (grafikon 3.1).5

Kristalizacija vode u mesu ima nešto drugačiju dinamiku zbog rastvorenih materija koje smanjuju temperaturu zamrzavanja. Meso se pri zamrzavanju mora pothladiti do –4° C, kad nastaju prvi kristali. Kristali na početku kristalizacije sadrže molekule čiste vode, pa se koncentracija rastvorenih materija u nesmrznutoj vodenoj fazi povećava, smanjujući temperaturu zamrzavanja preostale vodene faze. Zbog latentne toplote kristalizacije temperatura sistema se zatim malo povećava, pa je sistem sada potrebno hladiti do temperature koja je nešto niža nego ona na kojoj su nastali prvi kristali (ispod –4° C). Tokom ove faze (faze tranzicije) temperatura sistema mora stalno padati da bi se kristalizacija i dalje odvijala u uslovima povećane koncentracije rastvorenih materija i povećanog osmotskog pritiska. U jednom trenutku započinje kristalizacija vode zajedno s rastvorenim materijama, pa je nagib krive tokom ovog prelaza znatno manji. Tada temperatura sistema počinje naglo da pada do vrednosti temperature na kojoj se sistem nalazi.

Tem

pera

tura

rast

vora

/vod

e

Vreme odvodenja toplote

Kristalizacija vode

Kristalizacija vode Kristalizacijarastvora

P

P

P

P = pothladivanje

▲ Grafikon 3.1. Proces kristalizacije čiste vode i vodenih rastvora

3. ZAMRZAVANJE MESA

52

3.4.1 Brzina zamrzavanja vode u mesu

Brzina zamrzavanja vode u mesu zavisi od većeg broja činilaca, ali je najvažnija temperatura sistema (Δt između t mesa i t rashladnog medija). Zamrzavanje može biti vrlo sporo (do 0,2 cm/h), sporo (0,2–1 cm/h), brzo (1–5 cm/h) i vrlo brzo (više od 5 cm/h)8. Pri sporom zamrzavanju formira se mali broj nukleusa usled malog Δt, a latentna toplota kristalizacije dodatno otežava nastanak novih centara kristalizacije. Zbog veće količine rastvorenih materija (elektrolita i proteina) u intracelularnoj tečnosti nego u ekstracelularnoj tečnopsti, njena krioskopska tačka je niža i iznosi –1,8° C, dok krioskopska tačka ektracelularne tečnosti iznosi –1,4° C. Kao posledica toga, pri sporom zamrzavanju, nukleusi lakše nastaju u ekstracelularnoj tečnosti. Pošto se u prvoj fazi kristalizuje čista voda, koncentracija rastvorenih materija u ekstracelularnoj tečnosti se povećava i premašuje onu u intracelularnoj. Zbog povećanog gradijenta koncentracije intracelularna voda osmozom izlazi iz ćelije i utiče na rast kristala u ekstracelularnim prostorima. Oni se povećavaju, a ne umnožavaju. Kao posledica kristalizacije koncentracija rastvorenih materija se povećava u ekstracelularnoj i intracelularnoj tečnosti. To povećanje koncentracije rastvorenih materija u ćeliji izaziva osmotsku denaturaciju proteina mesa. Pri brzom smrzavanju centri kristalizacije su mnogobrojni i nastaju i u intracelularnim i u ekstracelularnim prostorima, pa su i dimenzije kristala manje i oni kao takvi u manjoj meri oštećuju ćelijsku strukturu nego što je slučaj kod sporog smrzavanja.

3.5 UTICAJ ZAMRZAVANJA VODE NA MESO

3.5.1 Fizičke promene u mesu

Zamrznuto meso ima vrlo tvrdu strukturu i kao takvo veoma se teško može obrađivati i u najjačim mašinama za usitnjavanje mesa pri temperaturi od –20° C. Pošto je zapremina leda za oko 9% veća od zapremine vode, srazmerno njenom sadržaju povećava se i zapremina zamrznutog mesa u odnosu na ohlađeno. Oštećena izazvana nastankom i uvećanjem kristala leda prisutna su na svim strukturama od molekularnog do ćelijskog nivoa. Nivo tih oštećenja smanjuje se s povećanjem brzine zamrzavanja mesa.9

3.5.2 Denaturacija proteina

Za održanje nativne prostorne strukture miofibrilarnih proteina važna je vezana ili adsorbovana voda (oko 8–10% vode). Tokom zamrzavanja se kidaju vodonične veze između proteina i vode, pa se deo te vode odvaja i migrira ka kristalima. Bez vode, ćelijski proteini se „isušuju”, menja se njihova prostorna konfiguracija i oni se denaturišu. Denaturacija je najvećim delom reverzibilnog karaktera, proteini mogu da se rehidriraju i uspostave nativnu strukturu pri odmrzavanju i rehidriranju. Pri

53

dužem skladištenju zamrznutog mesa proteini su ireverzibilno menjaju. Između proteinskih molekula stvaraju se nove vodonične veze i disulfidni mostovi (S-S) koji utiču na grupisanje molekula u agregate. Produkti oksidacije lipida i proces rekristalizacije dodatno povećavaju nivo denaturacije proteina, čime se smanjuje mogućnost njihove rehidracije pri odmrzavanju.9

3.5.3 Uticaj zamrzavanja na tehnološka svojstva mesa

Zamrznuto, pa odmrznuto meso lošijih je tehnoloških svojstava nego nezamrzavano meso. Razlog su oštećenja mikrostrukture i denaturacija proteina. Nivo promena zavisi od brzine zamrzavanja, temperature i vremena čuvanja, vrste mesa, izloženosti kiseoniku i mnogih faktora koji pre svega povećavaju lipidnu oksidaciju.10 Meso koje je sporo zamrzavano ima veće kalo odmrzavanja nego brzo zamrzavano meso.11 Ranije je bio prihvaćen stav da povećanje kristala leda tokom sporog zamrzavanja intenzivnije oštećuje strukturu tkiva, pa iz tako oštećenog tkiva voda lako „iscuri” tokom odmrzavanja. Teško je verovati da voda može tako lako „curiti” iz kapilarnih prostora kakvi se nalaze u mišićnom tkivu (slika 3.4). Najverovatnije razlog većeg kala odmrzavanja mesa koje je sporo zamrzavano leži u činjenici da tokom spore kristalizacije veći deo ćelijske vode difunduje u međućelijske prostore. U mesu koje je izgrađeno od elastičnih struktura one same tokom odmrzavanja istiskuju deo vode iz međućelijskih prostora u težnji da se vrate u nativan položaj.

Ostali činioci, kao što su temperatura i vreme čuvanja, vrsta mesa i izloženost kiseoniku, utiču na tehnološka svojstva mesa tako što uzrokuju lipidnu oksidaciju, pa stvaraju preduslove za oksidaciju i dodatnu denaturaciju funkcionalnih proteina mesa (pre svega proteina miofibrila).12, 13 Na nižim temperaturama čuvanja aktivnost oksidativnih enzima je manja, pa je i oksidacija lipida manjeg obima. Duže vreme čuvanja povećava nivo oksidacije lipida, kao i veća izloženost neupakovanog mesa kiseoniku.14, 15 Svinjsko i pileće meso podložnije je promenama zbog većeg sadržaja nezasićenih masnih kiselina u odnosu na meso preživara.

3.5.4 Uticaj zamrzavanja na senzorna svojstva mesa

Senzorna i tehnološka svojstva mesa u direktnoj su vezi, odnosno na njih utiču isti faktori.9, 16, 17 Zamrzavanje negativno utiče na senzorna svojstva mesa, ali uticaj pre svega zavisi od brzine zamrzavanja. Sporo zamrznuto meso odlikuje se većim kalom odmrzavanja i kuvanja, kao i lošijom mekoćom i sočnošću nego brzo zamrznuto meso. Pogoršanje sposobnosti vezivanja vode i denaturacija proteina uzrokuju smanjenje sočnosti i mekoće mesa.

3.5.5 Uticaj zamrzavanja na enzime

Ne blokiraju se svi enzimi u potpunosti na uobičajenim temperaturama čuvanja mesa (-20° C). Aktivnost lipaza može se konstatovati i na temperaturama do –25°

3. ZAMRZAVANJE MESA

54

C.14 Zrenje mesa zaustavlja se na temperaturi zamrzavanja. Kad se meso zamrzne pre pojave postmortalnog rigora, glikoliza i razgradnja ATP-a se zaustavljaju, ali se posle odmrzavanja nastavljaju brže i s većim intenzitetom. Ova pojava naziva se rigor odmrzavanja, veoma je destruktivna i rezultira masivnim oštećenjima mikrostrukture i vrlo velikim iscetkom, što je i razumljivo, s obzirom na stanje membrana i oštećenost proteina.

3.5.6 Inaktivacija parazita zamrzavanjem

Na temperaturi zamrzavanja inaktiviraju se paraziti koji mogu biti prisutni u mesu, pa se ono može koristiti kao metod za osposobljavanje mesa u industrijskim uslovima. Brzina inaktivacije parazita zavisi od vrste i primenjene temperature zamrzavanja. Bobice goveđe pantljičare Cysticercus bovis inaktiviraju se na temperaturi od –10° C za deset dana, a na –20° C za tri dana. Uobičajeno je da se za inaktivaciju bobica koristi temperatura od –20° C u trajanju od deset dana.

3.6 PROMENE ZAMRZNUTOG MESA TOKOM SKLADIŠTENJA

3.6.1 Migracija vode u smrznutom mesu /iz njega

Zamrznuto meso na prvi pogled odaje utisak stabilnog sistema koji se tokom skladištenja gotovo ne menja. Zapravo je suprotno – tok promena koje se dešavaju na vodi, mastima, proteinima pa i na mikronutrijentima jeste spor, ali konstantan, a nastali efekti kumuliraju se mesecima, pa mogu biti ozbiljni.

Migracija vode počinje tokom procesa zamrzavanja i traje do temperiranja ili odmrzavanja.5 Migracija vode manifestuje se na nekoliko načina: gubitkom vode sublimacijom, rekristalizacijom, apsorpcijom i redistribucijom i kalom odmrzavanja.

Sublimacija nastaje kao posledica razlike u parcijalnom pritisku vodene pare na površini mesa i u okolnom vazduhu. Iako je relativna vlažnost vazduha u lagerskim komorama visoka (80–95%), ipak nije dovoljna je da spreči sublimaciju. Porast temperature tokom otvaranja vrata i manipulacije dodatno povećava Δp i sublimaciju. Voda sublimira s površine, ali i iz dubine komada mesa.

3.6.2 Kalo

Kalo je uobičajena pojava kod zamrznutog mesa koje nije u vakuumu. Nepropusne folije i kartonska ambalaža smanjuju nastanak kala, ali ga ne sprečavaju. Veoma je teško govoriti o visini kala s obzirom da na njega može uticati niz činilaca. Ova pojava nema samo negativne ekonomske posledice, već utiče i na kvalitet mesa.

55

3.6.3 Rekristalizacija

Rekristalizacija u smrznutom mesu i u mnogim drugim smrznutim namirnicama javlja se tokom temperaturnih oscilacija. Tokom porasta temperature kristali se delimično otapaju i smanjuju; kad temperatura opadne, oni ponovo rastu. Manji kristali, koji imaju veću slobodnu energiju, lakše se otapaju, a teže ponovo rastu kad temperatura opadne. Oni s vremenom mogu potpuno da nestanu. Pošto u zamrznutom mesu ne nastaju novi centri kristalizacije, ukupan broj kristala se s vremenom smanjuje, a njihova veličina se povećava, pošto se voda poreklom s malih kristala leda rekristalizuje na većim kristalima. Rekristalizacija intenzivira denaturaciju proteina i povećava kalo odmrzavanja.5

Rekristalizacija leda na površini komada mesa ili u pakovanjima mesa (osim vakuuma, u kome je retka) nastaje kao posledica kondenzacije, a zatim kristalizacije vode poreklom iz vazduha komore ili šupljine pakovanja prouzrokovanih temperaturnim oscilacijama okolne sredine (slika 3.5).

▲ Slike 3.5. i 3.6. Rekristalizacija vode unutar pakovanja (gore), opekotine mesa izazvane zamrzavanjem (dole)

3. ZAMRZAVANJE MESA

56

3.6.4 Opekotine

Opekotine izazvane zamrzavanjem (slika 3.6) nastaju na površini zamrznutog mesa kao posledica sublimacije leda. Pojava zahvata najčešće rubove ili tanje i istaknute delove komada mesa, koji dobijaju sivkastosmeđu boju i sunđerastu ili drvenastu strukturu. „Opečeni” delovi su promenjeni, proteini, uključujući i mioglobin su u potpunosti denaturisani, a lipidi su po pravilu oksidisali, pa je meso užeglo. Sublimacija se dešava i u dubini mesa, gde kao posledica nastaju mikropukotine ili mikrošupljine, čije su granice zahvaćene istim promenama kao i opekotine. Ova pojava je česta kod dugo skladištenog neobmotanog ili neupakovanog mesa.

3.6.5 Vakuumiranje i obmotavanje zamrznutog mesa

Veoma je korisno i tehnološki opravdano da se pre ili posle zamrzavanja meso zaštiti od isušivanja i kontakta s kiseonikom.18 Ova operacija opravdana je i sa ekonomskog aspekta. Veći osnovni delovi – kare, vrat, but i sl. mogu se pre zamrzavanja vakuumirati, pri čemu nije potreban, a ni poželjan veliki stepen vakuuma. Pored gotovo potpune zaštite od isušivanja i oksidacije, vakuum kesa kao barijerni sloj predstavlja i zaštitu od temperaturnih oscilacija. Vakuumirani komadi mesa pakuju se u kartonske kutije koje predstavljaju dodatnu termoizolaciju od neželjenih kolebanja temperature, čime se obezbeđuje očuvanje kvaliteta smrznutog mesa. U slučaju mesa koje je u formi manjih komada ili mehanički separisanog mesa (MSM) najčešće se koristi obmotavanje tankim, za kiseonik nepropusnim folijama i pakovanje u kartonke, što obezbeđuje dobru zaštitu od promena tokom skladištenja.

3.6.6 Glaziranje

Glaziranje kao metod najčešće se koristi za zaštitu ribe.19 Na trupove ribe se nanosi voda za piće ili morska voda. Voda stvara tanak sloj leda koji štiti površinu mesa od sublimacije i predstavlja barijeru koja smanjuje negativan uticaj kiseonika. Površina komada ili celih trupova glazirane ribe je glatka i daje dobar vizuelni efekat. Količina vode koja se koristi za glazuru može biti od nekoliko procenata u odnosu na masu ribe, pa sve do 15%. Prevelike količine vode u glaziranom sloju predstavljaju obmanu potrošača, pošto nisu tehnološki opravdane.

3.7 UREĐENJE OBJEKATA I PROSTORIJA ZA ZAMRZAVANJE MESA

Uređenje prostora za zamrzavanje mesa uglavnom je posredno zakonski regulisano (Pravilnik 25/11),e a većim delom proizlazi iz tehnoloških zahteva i dobre proizvođačke

e Pravilnik o veterinarsko-sanitarnim, odnosno opštim i posebnim uslovima za hranu životinjskog porekla, kao i o uslovima higijene hrane životinjskog porekla – Službeni glasnik RS 25/11 i 27/2014.

57

prakse. Meso se mora zamrzavati na način i brzinom koji će obezbediti njegovu bezbednost tokom čuvanja i u prometu, za šta su potrebne temperature od –35° C ili niže. Meso se zato zamrzava u hladnjačama koje se nazivaju tunelima za zamrzavanje ili u namenskim uređajima (pločastim, spiralnim, tračnim ili sličnim zamrzivačima). Zamrznuo meso čuva se u namenskim hladnjačama koje se nazivaju minusnim hladnjačama, lagerskim komorama i sl.

Objekti i/ili prostorije u kojima se meso zamrzava i čuva naizgled su veoma slični onima za hlađenje mesa, ali zbog činjenice da se u njima koriste temperature ispod 0° C odlikuju se čitavim nizom dodatnih zahteva. Prostorije se, doduše, mogu koristiti i alternativno (režimi 0° i –20° C), ali moraju biti opremljene za minusni režim.

Minusna hladnjača mora biti termoizolovana, uključujući i pod. Konstrukcija poda je složena i u njoj se pored hidroizolacije i termoizolacije moraju nalaziti termoprekid od šupljih cevi ili električni grejači poda. Termoprekid je neophodan zbog zaštite poda, ali i same građevine. Naime, minusna hladnjača se često godinama ne isključuje, pa bi bez termoprekida, i pored temoizolacije u podu, „hladnoća” s vremenom prodrla u vlažno zemljište ispod hladnjače. Zamrzavanje vode i veća zapremina leda (8,5%) dovode do podizanja poda, temelja i noseće konstrukcije hladnjače i dešava se kada temoprekid ne funkcioniše.

Kao materijal za izgradnju zidova i plafona koriste se poliuretanski sendvič-paneli debljine 150–200 mm. Izgradnja i opremanje minusne hladnjače samo su na prvi pogled jednostavni, ali u suštini je to veoma zahtevan zadatak od koga će u budućnosti zavisiti efikasnost i ekonomičnost poslovanja.

Oblik i dimenzije minusne hladnjače proizlaze iz osnovnih pravila termodinamike i geometrije. Glavni zahtevi koji se postavljaju jesu da hladnjača ima najmanje energetske gubitke, a da je pri tome kapacitet smeštaja maksimalan. U tom smislu, kocka je geometrijsko telo kome se pri konstrukciji teži, pošto ima najpovoljniji odnos zapremine i površine omotača, pa time zadovoljava oba zahteva. Kod velikih objekata ovaj zahtev je teško ostvariti, pa se teži da objekti imaju maksimalnu visinu, što je najčešće do 12 metara. U objektima veće visine ne mogu se koristiti unutrašnji horizontalni i vertikalni transport viljuškarima, već se mora obezbediti robotizovani transport.

U hladnjači je potrebno obezbediti i evakuacioni otvor čija se vrata otvaraju iznutra, za slučaj potrebe da ljudi napuste hladnjaču u kojoj se neposredno desila neka havarija, bilo da je reč o urušavanju konstrukcije i lagerovane robe, bilo eventualnog požara. Pored toga, unutar komore mora biti lako dostupan alarmni prekidač kojim se signalizira da je čovek zarobljen u komori. Iako deluje neobično, hladnjače u kojima se čuva meso imaju status objekata s visokim požarnim rizikom.

3. ZAMRZAVANJE MESA

58

Vrata hladnjače su najčešće klizna, snabdevena su motorom za otvaranje/zatvaranje i dovoljnih su dimenzija za prolaz viljuškara s paletama. Najmanja širina vrata obično je 160 cm, pa sve do 400 cm, a visina se prilagođava dimenzijama operativnog viljuškara i može biti i preko 400 cm. Vrata su obavezno sa ugrađenim grejačem u „štoku” i podu s ciljem sprečavanja zaleđivanja. Vrata se otvaraju fotoćelijom ili daljinskim upravljačem i automatski se zatvaraju, što sprečava temperaturne oscilacije u komori koje se negativno odražavaju na kvalitet mesa.

3.8 TEHNOLOGIJA ZAMRZAVANJE MESAPostupke zamrzavanja mesa možemo sistematizovati slično kao i postupke

hlađenja. U zavisnosti od toga da li meso ima kontakt s rashladnim fluidom, postupci se dele na direktne, u kojima se meso dovodi u dodir sa suvim ledom (CO2) ili tečnim gasovima (CO2, N2), i indirektne. U direktne postupke spada kriogeno zamrzavanje. U indirektnim postupcima meso toplotu predaje rashlađenom vazduhu ili ploči pločastog zamrzivača.20

3.8.1 Vazdušno zamrzavanje

Vazdušno smrzavanje ili zamrzavanje u struji hladnog vazduha opšteprihvaćen je i uobičajen način zamrzavanja mesa. Meso se zamrzava u prostoriji u kojoj je izloženo struji hladnog vazduha (–35° C). Osnovni tehnološki zahtev ovog sistema jeste obezbeđenje što bolje i ravnomernije distribucije vazduha oko mesa. Brzina zamrzavanja povećava se s povećanjem brzine strujanja vazduha, pa se po pravilu koriste znatno veće brzine nego pri hlađenju mesa (1–20 m/s). Pri izboru tehnike i tehnologije važno je znati u kakvom će se stanju meso zamrzavati (polutke i čereci, manji komadi, upakovano u kartonu ili u gajbicama).

Pri zamrzavanju svinjskih polutki ili goveđih četvrti koje vise na glajzevima brzina strujanja vazduha mora se uskladiti s transferom toplote iz dubine komada mesa ka površini, pa prevelike brzine strujanja, kao i prilikom hlađenja, mogu biti štetne pošto povećavaju kalo zamrzavanja. Povećanje brzine strujanja obezbeđuje se jačim motorima ventilatora, što energetski dodatno opterećuje sistem i smanjuje mu delotvornost, pa se u ovim slučajevima koriste brzine strujanja od nekoliko metara u sekundi. U praksi je vreme potrebno za zamrzavanje svinjskih polutki od 12 do 18 časova.

Pri zamrzavanju upakovanog ili obmotanog mesa čak i vrlo tanke folije otežavaju razmenu toplote, pa se vreme zamrzavanja znatno povećava. Kartonska ambalaža je veoma dobar izolator, pa kada je potrebno zamrzavati meso upakovano u kartonke, kod pilećeg mesa i konfekcioniranog vakuumiranog mesa, vreme zamrzavanja se po pravilu duplira i iznosi i do 48 časova. I u ovim slučajevima prevelika brzina strujanja vazduha nije poželjna.

59

Sistemi za vazdušno zamrzavanje izvode se kao šaržni i kontiuelni linijski tuneli i spiralni kontinuelni zamrzivači.

Šaržni tuneli za zamrzavanje grade se kao kompaktna hladnjača u koju se instalira neki od sistema za hlađenje prikazanih na slikama od 3.7. do 3.10. Izbor sistema i tehnologija zamrzavanja prilagođavaju se zahtevima robe i kapaciteta tunela.

▲ Slike 3.7. i 3.8. Shema tunela za zamrzavanje s „karatavanom” (levo) i s bočno postavljenim hladnjakom (desno)

▲ Slike 3.9. i 3.10. Shema tunela za zamrzavanje s plafonskim hladnjakom, pogled odozgo (levo) i pogled bočno (desno)

Sistemi s hladnjacima postavljenim u formi „kara-tavana” (slika 3.7) gotovo su univerzalni i prikladni za zamrzavanje i mesa u polutkama i upakovanog na kolicima ili paletama. Izvode se u različitom kapacitetu, od nekoliko, pa do više desetina tona u šarži. Vrlo sličnih mogućnosti su i sistemi s bočnim strujanjem vazduha (slika 3.8) i plafonskim hladnjacima (slike 3.9. i 3.10). Njihova energetska efikasnost je u neku ruku veća zbog boljeg rasporeda samih hladnjaka i kraćeg puta strujanja vazduha. Bočno postavljeni hladnjaci prikladni su za manje kapacitete zamrzavanja.

▲ Slika 3.11. Kolica za zamrzavanje mesa u kontinuelnom tunelu

3. ZAMRZAVANJE MESA

60

Kontinualni linijski tuneli za zamrzavanje grade se uglavnom u slučajevimakad je proces proizvodnje kontinuiran, a potrebno je obezbediti velike kapacitete zamrzavanja. Kapacitet satnog ulaza može biti 5–10 tona. Ovakvi tuneli često se instaliraju u klanicama živine i velikim objektima za rasecanje mesa. Tuneli su najčešće pravolinijski, dužine i više desetina metara, a transport mesa obavlja se na kolicima (slika 3.11) koja se povezuju na transportni lanac instaliran u podu ili ispod tavanice. Ciklusi zamrzavanja su po pravilu znatno kraći u odnosu na šaržne tunele (traju 6–12 časova).

Spiralni zamrzivači (slike 3.12 i 3.13) pred stavljaju tunel za zamrzavanje u koji je instalirana beskonačna pokretna traka. Tunel se može po potrebi postaviti na bilo koje mestu u objektu. Da bi se smanjili gabariti tunela, beskonačna traka je uvijena u spiralu s više spratova, čime je dobijeno na njenoj dužini. Osnovna namena spiralnog zamrzivača jeste zamrzavanje manjih neupakovanih ili upakovanih komada mesa i proizvoda od mesa. Pojedinačno upakovani komadi pakuju se u originalnu ambalažu pre zamrzavanja, a proizvodi koji se pakuju u zbirnu ambalažu pakuju se posle zamrzavanja. Spiralni zamrzivači koriste se za zamrzavanje odrezaka mesa, oblikovanog usitnjenog mesa, osnovnih delova živinskog trupa, celih trupova ili komada ribe i paniranih proizvoda od mesa.

▲ Slika 3.13. Izgled pokretne spiralne trakespiralnog zamrzivača

▲ Slika 3.12. Shema spiralnog zamrzivača

3.8.2 Kontaktno zamrzavanje

Kontaktno zamrzavanje zasniva se na prenosu toplote između mesa i metalne površine koja se hladi primarnim ili sekundarnim fluidom i u upotrebi je s malim izmenama konstrukcije od 1929. godine. Najčešće korišćen naziv kod nas je pločasti zamrzivač (slika 3.14) ili plate frezzer. Upotrebljava se uglavnom za zamrzavanje manjih komada mesa (ficle, masnog tkiva, jetre, kožica) i mehanički separisanog mesa. Princip rada zasniva se na postojanju većeg broja „kalupa” napravljenih od šupljih čeličnih ploča kroz koje struji rashladni fluid. Hidraulična presa pritiska i učvršćuje ploče između kojih se ubacuje sirovina koju je potrebno zamrznuti. Nakon

61

zamrzavanja kroz ploče se propušta zagrejan fluid koji delimično otapa površinu zamrznutog mesa i omogućava vađenje blokova iz kalupa.

▲ Slika 3.14. Kontaktni (pločasti) zamrzivač

Ovaj sistem obezbeđuje mnogo bolji transfer toplote nego u slučaju zamrzavanja vazduhom, čime se smanjuju eksploatacioni troškovi i skraćuje se vreme zamrzavanja na 2–3 časa (tabela 3.2), a ovako zamrznuto meso u blokovima standardnih dimenzija 100 x 40 x 10 cm ili sličnim može se idealno slagati u minusnoj hladnjači.Tabela 3.2. Prednosti i nedostaci kontaktnog smrzavanja u odnosu na smrzavanje u vazduhu

Prednosti Nedostaci

vreme zamrzavanja je kraće pri korišćenju istih temperatura isparavanja u odnosu na vazdušno smrzavanje

osnovni nedostatak su znatno veći investicioni troškovi

znatno manja potrošnja energije, 30–50%, ušteda energije za rad ventilatora, kojih nema u kontaktnom zamrzivaču, i mogućnosti efikasnog korišćenja viših temperatura isparavanja rashladnog fluida

zamrznuti blokovi su uniformnog izgleda i dimenzija i mogu se idealno skladištiti

3. ZAMRZAVANJE MESA

62

3.8.3 Kriogeno zamrzavanje

Kriogeno zamrzavanje zasniva se na korišćenju rashlađivača kao što su tečni azot i CO2 ili čvrsti CO2, koji se direktno apliciraju na proizvod. Tečni rashlađivači se raspršuju direktno na proizvod i u kontaktu s njime, transportnom trakom i ostalim površinama zagrevaju se i, ključajući, prelaze u paru. Pri tome se površina mesa hladi, dok tečni azot (t = –196° C) ili tečni CO2 (t = –57° C) ključajući, isparavaju oduzimanjem toplote mesu (latentne toplote isparavanja: azot – 200 kJ/kg, CO2 – 574 kJ/kg). Zahvaljujući veoma niskim temperaturama, proces je znatno brži nego u slučaju ostalih sistema zamrzavanja mesa. Pri kriogenom zamrzavanju kompletan rashlađivač se gubi i završava u atmosferi. Sistem se primenjuje za zamrzavanje manjih komada mesa, koji su tanji od 20 mm, na primer hamburgeri, a prikladan je za proizvode koje je neophodno veoma brzo zamrznuti.21 Prednosti i nedostaci kriogenog zamrzavanja u odnosu na zamrzavanje u vazduhu prikazani su u tabeli 3.3.

▲ Slika 3.15. Uređaj za kriogeno zamrzavanje

Tabela 3.3. Prednosti i nedostaci kriogenog zamrzavanja u odnosu na zamrzavanje u vazduhu

Prednosti Nedostaci

• niski investicioni troškovi• veliki kapacitet hlađenja

• visoki troškovi eksploatacije• teška regulacija temperature• isušivanje proizvoda

63

3.9 ODMRZAVANJE I TEMPERIRANJE MESAOdmrzavanje mesa je proces tokom kog se sva voda mesa prevede u tečno

stanje, a temperatura u dubini komada dostigne vrednost oko –1° C. To je vrednost temperature na kojoj meso može da se otkoštava ili raseca ručno. Meso se može usitnjavati i obrađivati u mašinama na nižim temperaturama (i manjim od –5° C), pa se češće temperira nego što se odmrzava. Nema jasne precizne definicije za pojam „temperiranje mesa”. Možda je ovaj pojam najbolje objasniti kao proces u kome je temperatura u mesu dostigla vrednost na kojoj se meso može obrađivati.14 Temperiranje se može posmatrati i kao međufaza u procesu odmrzavanja mesa. Generalno, u literaturi, ali i u praksi odmrzavanju i temperiranju mesa posvećuje se manja pažnja nego zamrzavanju. Tokom odmrzavanja mesa mora se balansirati između promene njegovog izgleda i kvaliteta, brzine odmrzavanja i mikrobioloških problema i kala odmrzavanja. Navedeni problemi znatno su ozbiljniji ako se meso prodaje odmrznuto nego kada se koristi za dalju preradu.

Odmrzavanje mesa je proces koji je u termodinamičkom smislu potpuno obrnut procesu njegovog zamrzavanja. Mesu je tokom procesa odmrzavanja potrebno dovesti gotovo istu količinu energije koja mu je odvedena tokom zamrzavanja. Za odmrzavanje kilograma mesa s početne temperature od –40° C potrebno je dovesti 300 kJ ukoliko je krto ili 180 kJ ako je veoma masno. Za temperiranje iste količine mesa s temperature od –40° C do –4° C potrebno je dovesti „samo” 100 kJ, što je trostruko manja količina energije, a uz to je za temperiranje potrebno i znatno kraće vreme. Stoga se temperiranje koristi kao alternativa odmrzavanju uvek kada je to moguće.

3.9.1 Senzorni i mikrobiološki kvalitet odmrznutog mesa

Poznato je da se kulinarskom obradom neodmrznutog mesa umanjuje njegov senzorni kvalitet. Naime, termički obrađeno smrznuto meso je manje mekoće i sočnosti nego meso koje je pre termičke obrade bilo odmrznuto. Iako u ovom smislu literaturni podaci nisu potpuno usaglašeni, lošija senzorna svojstva mogu se dovesti u vezu s velikim gubitkom mesnog soka bogatog proteinima koji nastaje brzim odmrzavanjem tokom termičke obrade.22

Tokom odmrzavanja mesa često smo suočeni s problemima mikrobiološke prirode. Dok površina mesa relativno brzo dostigne temperaturu od 10–15° C, u dubini komada ona je često i danima ispod 0° C, što mikroflori pruža mogućnost rasta. Naročito su kritične temperature odmrzavanja iznad 10° C, pa se proces i dimenzioniše u skladu s time.

Ne postoji univerzalni model za odmrzavanje mesa. U uslovima direktne prodaje mesa potrošaču je izgled mesa veoma važan, a ako se ono koristi u preradi, gotovo je nebitan. Mikrobiološki kvalitet u preradi ima manje značaja, a veoma je važan

3. ZAMRZAVANJE MESA

64

za bezbednost mesa ako se prodaje direktnom potrošaču. Dodatno se moraju imati u vidu i ekonomski efekti, mogućnost organizacije rada i prostora u svakom konkretnom slučaju.

3.10 TEHNOLOGIJA ODMRZAVANJA MESA Tehnologija odmrzavanja mesa u industriji zasniva se na zagrevanju površine

mesa, a zatim na kondukciji toplote ka centru komada ili na elektromagnetnom zagrevanju unutrašnjosti mesa. Vazdušni sistemi za odmrzavanje mesa mogu se veoma razlikovati, ali su u osnovi veoma fleksibilni i mogu se primenjivati za odmrzavanje polutki, blokova ili pojedinačnih delova mesa.

3.10.1 Odmrzavanje u mirnom vazduhu

Odmrzavanje u mirnom vazduhu (ambijentalno odmrzavanje) obavlja se tako što se komadi mesa ili blokovi raspoređuju na policama ili kolicima u zasebnoj prostoriji u kojoj se temperatura ne povećava iznad vrednosti od 15–20° C i u njoj se ostavljaju onoliko koliko je potrebno, što je najčešće duže od jednog dana. Ovaj sistem prikladan je za manje pogone, pogotovo što je odmrzavanje teško kontrolisati i voditi. Pri korišćenju ovog sistema najčešće možemo govoriti o temperiranju, a ne o odmrzavanju.

3.10.2 Odmrzavanje u struji vazduha

Odmrzavanje u struji vazduha najčešće se obavlja u komorama za odmrzavanje, koje mogu biti opremljene i sistemima za uduvavanje vazduha definisane relativne vlažnosti (Rh) i temperature, usisavanje vazduha i agregatom za pripremu vazduha. U osnovi, komore rade na koncepciji sličnoj komorama za fermentaciju mesa. Ukoliko su komore jednostavnijih mogućnosti, podešavaju se temperatura vazduha i brzina cirkulacije vazduha, a proces se odvija u stacionarom režimu, najčešće u intervalu temperature oko 10° C.

U slučaju kad su komore za odmrzavanje podesivih karakteristika, program odmrzavanja se može voditi dvostepeno ili kroz više programskih koraka. U prvom koraku temperatura ulaznog vazduha podešava se između 25° i čak 60° C. Meso se u ovom režimu zadržava dok temperatura njegove površine ne dostigne 20–30° C, a zatim se temperatura vazduha spušta na vrednost ispod 10° C. Prva faza traje nekoliko sati, a druga, zavisno od debljine komada, znatno duže. Treba imati u vidu da odmrzavanje u struji vazduha po pravilu traje duže nego zamrzavanje, zbog manjeg toplotnog gradijenta odmrzavanja, ali i zbog bolje toplotne provodljivosti leda u odnosu na vodu.

65

3.10.3 Odmrzavanje u vodi

Odmrzavanje u vodi u osnovi je slična metoda odmrzavanju u vazduhu, s tim da voda ima veći toplotni kapacitet od vazduha i da je koeficijent prelaza toplote s mesa na vodu veći u odnosu na vazduh, pa je odmrzavanje u vodi brže. Često se koristi u manjim objektima u kojima se odmrzavaju manje količine mesa. Ova metoda ima nesumnjivu prednost u brzini, ali i nekoliko nedostataka, koji se ogledaju u potrebi da se obmotani ili vakuumirani komadi mesa pre potapanja u vodu moraju otpakovati i meso tek tada potopiti. Nedostatak postupka ogleda se i u činjenici da jedan deo rastvorljivih proteina mesa prelazi u vodu, a jedan deo vode u meso, tako da često nismo ni svesni kala odmrzavanja ni prirasta vode, koja u pojedinim slučajevima može ozbiljno uticati na dalji tok tehnoloških operacija i smanjenje senzornog kvaliteta gotovih proizvoda.

Voda se može koristiti u procesu odmrzavanja velikih komada mesa, kao što su goveđi čereci ili svinjske polutke. Odmrzavanje se obavlja tako što se meso u prvoj fazi zagreva, najčešće u mirnom vazduhu, a zatim se po odmrzavanju površine tušira hladnom vodom do potpunog odmrzavanja.

3.10.4 Odmrzavanje u vakuumu (vacuum-heat thawing)

Metoda za odmrzavanje mesa u sudovima pod pritiskom pod vakuumom zasniva se na osnovnim fizičkim zakonima da voda na različitim pritiscima ključa ili se kondenzuje na različitim temperaturama. Na pritisku od jednog bara voda ključa i kondenzuje se na temperaturi od 100° C, a na pritisku od 0,011 bara na 15° C. Odnosno, para koja se generiše na potpritisku od 0,011 bara temperature je 15° C i kondenzuje se na istoj temperaturi ili manjoj. U industrijskim uslovima ovakvi uređaji velikog kapaciteta (5–10 tona) koriste se za odmrzavanje ribe.

Odmrzavanje se obavlja tako što se zamrznuto meso ili riba unose u sud u kome se potom pritisak smanjuje na navedeni. Para koja je generisana na istom pritisku u posebnom parogeneratoru uvodi se u uređaj za odmrzavanje i u kontaktu sa zamrznutim blokovima kondenzuje se na njima, predajući im latentnu toplotu kondenzacije, ali bez mogućnosti pregrevanja sistema, pošto čim površina komada dostigne 15° C, odnosno temperaturu kondenzacije, prestaje kondenzacija i oslobađanje toplote. Koeficijent prelaza toplote višestruko je veći nego kod ostalih metoda, što doprinosi brzini odmrzavanja.

3.10.5 Odmrzavanje električnom energijom

Sve prethodno opisane metode odmrzavanja zasnivaju se na principu transfera energije–toplote s medija na površinu komada mesa, a zatim prenosa toplote kondukcijom ka centru komada mesa. Metode „električnog” odmrzavanja prevazilaze ovaj problem provodljivosti toplote. Energija potrebna za zagrevanje se u bukvalnom

3. ZAMRZAVANJE MESA

66

smislu „unosi” unutar komada mesa tako što se energija elektromagnetnog polja predaje pojedinačnim molekulima koji osciluju i u sudarima sa susednim molekulima oslobađaju ovu, kinetičku energiju u vidu toplote. U praksi je za odmrzavanje mesa moguće koristiti tri dela elektromagnetnog spektra: električnu energiju male frekvencije 50 Hz (omsko zagrevanje),23 radio-frekvencije 30 Hz-3 GHz i mikrotalase 3–300 GHz.24

3.10.5.1 Odmrzavanje strujom male frekvencije Ovaj postupak zasniva se na principu rada električnih grejača. Naime, pri prolazu

struje kroz materijal velikog otpora, kao što je meso, električna energija se transformiše u toplotnu. Zamrznuti blokovi mesa unose se između dve električne ploče, koje su ujedno i elektrode. Kontakt između elektroda i mesa mora biti veoma dobar da bi se ostvario tok struje, a debljina bloka mesa ne veća od 5 cm. U početku procesa tok struje je ograničen lošom elektroprovodljivošću smrznute vode (leda), ali kasnije raste.

3.10.5.2 Odmrzavanje radiofrekvencijom i mikrotalasima kao formom dielektričnog zagrevanja

Zagrevanje u elektromagnetnom polju zasniva se na fenomenu da se polarizovani molekuli, kao što su dipoli vode, orijentišu u električnom polju zavisno od promena polariteta struje. Pri svakoj promeni polariteta struje dipoli vode se rotiraju ili osciluju i u sudarima sa susednim molekulima oslobađaju kinetičku energiju u vidu toplote. Broj promena polariteta struje karakteriše njena frekvencija ili broj herca, pa u tom smislu razlikujemo elektromagnetno zračenje radiofrekvencije (do 3 GHz) i mikrotalase (preko 3 GHz). U osnovi, princip zagrevanja i rada uređaja su isti. Međutim, efekti odmrzavanja razlikuju se pri korišćenju različitih frekvencija, a kao optimalne u praksi često se navode 915 i 2.450 MHz, što je u opsegu radiofrekvencija. Dielektrično zagrevanje je efikasno i brzo, manji komadi mesa mogu se odmrznuti za 15–45 minuta. Ova metoda je pogodna za odmrzavanje manjih komada mesa i ribe ili blokova debljine manje od 5 cm. Pored dobrih strana, mana je često neujednačen efekat, pri čemu se javljaju pregrejani i često toplotom denaturisani delovi mesa.

3.11 SKLADIŠTENJE I ODRŽIVOST ZAMRZNUTOG MESAMinimalna temperatura za čuvanje zamrznutog mesa u Republici Srbiji propisana

je pravilnikom (Pravilnik 25/11) i iznosi najviše –18° C. Stoga se u praksi za čuvanje mesa najčešće koriste temperature od –20° C, radi sigurnosti i oscilacija koje se u praksi uvek dešavaju. Održavanje nižih temperatura za čuvanje mesa doskora se nije praktikovalo zbog prevelikih troškova i pored svojih prednosti u smislu održivosti i kvaliteta mesa koje je čuvano na nižim temperaturama. Danas se sve češće primenjuju temperature čuvanja mesa od –25° C.

67

I pored potpune inaktivnosti mikroflore, održivost zamrznutog mesa naravno, nije neograničena. U mesu se tokom skladištenja odvijaju reakcije autooksidacije lipida, koje kao rezultat imaju nastanak materija neprijatnog, užeglog mirisa i ukusa. One dovode do pogoršanja senzornih karakteristika. Boja užeglog masnog tkiva postaje žućkasta ili čak žuta, a meso je sivosmeđe, kao posledica oksidacije mioglobina.

Mnogi proizvodi oksidacije nezasićenih masnih kiselina i holesterola iz ćelijskih membrana su citotoksični i veoma opasni po zdravlje ako se u organizam unesu hranom.

Proteini, kao i pojedinačne aminokiseline, mogu se oksidovati posredstvom kiseonika ili nastalih sekundarnih produkata oksidacije lipida. Oksidacije rezultiraju fragmentacijom i bočnim povezivanjem molekula, što menja njihovu prostornu konfiguraciju. Reakcije koje se odvijaju na proteinima umanjuju biološku vrednost mesa, a utiču na pogoršanje njegovih fizičkih i funkcionalnih svojstava, pre svega sposobnosti vezivanja vode, emulgovanja i želiranja. Meso koje je dugo čuvano u minusnom lageru može gotovo potpuno izgubiti funkcionalna svojstva, iako to njegov izgled ne govori. Zbog svega navedenog meso se u lageru može čuvati onoliko dugo koliko je moguće obezbediti njegovu bezbednost i kvalitet.

U prethodnom tekstu je naglašeno da održivost mesa u lageru zavisi od temperature, vrste mesa, brzine njegovog zamrzavanja, veličine komada i pakovanja. Pošto je jasno da se uslovi za čuvanje mesa razlikuju od slučaja do slučaja, ili od pogona do pogona, pri čemu nema definisanih kriterijuma za procenu vremena čuvanja niti kvaliteta zamrznutog mesa, jasno je da su rokovi za čuvanje najčešće u formi preporuke ili orijentacije (tabela 3.4).Tabela 3.4. Orijentaciona održivost zamrznutog mesa14

Temperatura Vrsta mesa Održivost u mesecima

–18° C

goveđesvinjskoovčije

živinsko

10–126–86–86–8

–24° C goveđesvinjsko

do 188–10

–30° C goveđesvinjsko

do 2412–14

3. ZAMRZAVANJE MESA

68

Pitanja

1. Koji su razlozi za zamrzavanje mesa? 2. Koje su „nepravilnosti“ vode? 3. Kako je raspoređena voda u mesu? 4. Objasnite pojam „pothlađivanje“. 5. Objasnite pojam „tranzicija“ tokom kristalizacije vode. 6. Koji su razlozi denaturacije proteina tokom zamrzavanja mesa? 7. Koji su razlozi oksidacije proteina tokom čuvanja zamrznutog mesa? 8. Objasnite pojam migracije vode. 9. Šta je rekristalizacija?10. Koji su načini za sprečavanje pojave rekristalizacije?

Literatura 1. Michener HD and Elliott RP, (1964). Minimum Growth Temperatures for Food-Poisoning, Fecal-Indicator, and Psychrophilic Microorganisms, in Advances in Food Research, ed. by C.O. Chichester EMM and Stewart GF. Academic Press, pp 349–396. 2. Ro EY, Ko YM and Yoon KS, (2015). Survival of pathogenic enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) and control with calcium oxide in frozen meat products. Food Microbiology 49:203–210. 3. Roos YH and Drusch S, (2016). Chapter 1 - Introduction to phase transitions, in Phase Transitions in Foods (Second Edition). Academic Press, San Diego, pp 1–17. 4. Roos YH and Drusch S, (2016). Chapter 2 – Physical state and molecular mobility, in Phase Transitions in Foods (Second Edition). Academic Press, San Diego, pp 19–47. 5. Pham QT and Mawson RF, (1997). Moisture Migration and Ice Recrystallization in Frozen Foods, in Quality in Frozen Food, ed. by Erickson MC and Hung Y-C. Springer US, Boston, MA, pp 67–91. 6. Roos YH and Drusch S, (2016). Chapter 4 - Water and phase transitions, in Phase Transitions in Foods (Second Edition). Academic Press, San Diego, pp 79–113. 7. Huff-Lonergan E and Lonergan SM, (2005). Mechanisms of water-holding capacity of meat: The role of postmortem biochemical and structural changes. Meat Science 71:194–204. 8. Vuković IK, (2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 9. Leygonie C, Britz TJ and Hoffman LC, (2012). Impact of freezing and thawing on the quality of meat: Review. Meat Science 91:93–98. 10. Huang L, Liu Q, Xia X, Kong B and Xiong YL, (2015). Oxidative changes and weakened gelling ability of salt-extracted protein are responsible for textural losses in dumpling meat fillings during frozen storage. Food Chemistry 185:459–469. 11. Petrović L, Grujić R and Petrović M, (1993). Definition of the optimal freezing rate—2. Investigation of the physico-chemical properties of beef M. longissimus dorsi frozen at different freezing rates. Meat Science 33:319–331. 12. Zhang W, Xiao S and Ahn DU, (2013). Protein Oxidation: Basic Principles and Implications for

RezimeZamrzavanje mesa je metoda za konzervisanje nametnuta tehnološkim zahtevima i ekonomskim razlozima. Ona postavlja ozbiljne tehničko-tehnološke i investicione zahteve u pogledu objekta i opreme neophodne za zamrzavanje i čuvanje mesa na niskim temperaturama i omogućava da se meso skladišti na više meseci, pa i duže od jedne godine, bez značajnog smanjenja senzornih, nutritivnih i tehnoloških karakteristika. Vreme čuvanja zamrznutog mesa ipak je ograničeno zbog nastanka oksidativnih promena lipida i proteina, a biohemijske promene u zamrznutom mesu odvijaju se vrlo sporo, ali se njihovi efekti kumuliraju i pogoršavaju njegov ukupan kvalitet.

69

Meat Quality. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 53:1191–1201. 13. Sikorski ZE, Olley J, Kostuch S and Olcott HS, (1976). Protein changes in frozen fish. C R C Critical Reviews in Food Science and Nutrition 8:97–129. 14. James SJ and James C, (2002). Meat refrigeration. Woodhead Publishing, Cambridge England. 15. Lorido L, Ventanas S, Akcan T and Estévez M, (2016). Effect of protein oxidation on the impaired quality of dry-cured loins produced from frozen pork meat. Food Chemistry 196:1310–1314. 16. Paul N, (2010). Frozen Food: Properties, in Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering, Second Edition. Taylor & Francis, pp 654–665. 17. Zhang L and Barbut S, (2005). Rheological characteristics of fresh and frozen PSE, normal and DFD chicken breast meat. British Poultry Science 46:687–693. 18. Totosaus A, (2012). 13 - Packaging for frozen meat, seafood and poultry products A2 - Kerry, J.P, in Advances in Meat, Poultry and Seafood Packaging. Woodhead Publishing, pp 363–376. 19. Taheri A, (2015). Antioxidative Effect of Rainbow Sardine (Dussumieria acuta) Protein Hydrolysate on Lipid and Protein Oxidation in Black Pomfret (Parastromateus niger) Fillet by Glazing. Journal of Aquatic Food Product Technology 24:241–258. 20. Elaine PS, (2010). Freezing: Indirect Contact, in Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering, Second Edition. Taylor & Francis, pp 627–630. 21. Estrada-Flores S, (2016). Cryogenic Freezing of Food, in Reference Module in Food Science. Elsevier 22. Añón MC and Calvelo A, (1980). Freezing rate effects on the drip loss of frozen beef. Meat Science 4:1–14. 23. Duygu B and Ümit G, (2015). Application of Ohmic Heating System in Meat Thawing. Procedia - Social and Behavioral Sciences 195:2822–2828. 24. He X, Liu R, Tatsumi E, Nirasawa S and Liu H, (2014). Factors affecting the thawing characteristics and energy consumption of frozen pork tenderloin meat using high-voltage electrostatic field. Innovative Food Science & Emerging Technologies 22:110–115.

71

SOLJENJE I SALAMURENJE4Cilj ovog poglavlja jeste da definiše pojmove soljenja i salamurenja i da čitaoce upozna sa osnovnim svojstvima sastojaka salamure i njihovim uticajem na kvalitet salamurenih proizvoda od mesa.

Podaci o soljenju i salamurenju mesa datiraju iz vremena prvobitnih ljudskih zajednica i vezani su za prve pokušaje ljudi da produže održivost mesa kao namirnice od presudnog značaja za opstanak zajednice. Postoje dokazi da se so koristila za konzervisanje mesa još 3000 godina p. n. e., dok su u 5. veku p. n. e. u Rimu soljeni i/ili salmureni proizvodi bili uobičajeni i prodavani u malim radnjama po „propisanim sanitarnim” uslovima. So koja se koristila u proizvodnji bila je različitog porekla, iz naslaga dobijenih isparavanjem vode iz slanih izvora i mora ili iz naslaga u tlu (rudnici soli), i sadržala je, u manjim ili većim količinama, natrijum i/ili kalijum-nitrat i/ili nitrit. S vremenom su ljudi shvatili da so koja sadrži šalitru (kalijum-nitrat) formira kod mesa lepšu (tamnocrvenu) boju i od tada nitrati i nitriti počinju intenzivnije da se koriste u preradi mesa.1, 2

Demografske promene uslovljene industrijalizacijom u 19. veku uticale su i na promene u mesnoj industriji, koja sve više ima potrebe za preradom i konzervisanjem mesa. Zbog toga su se preduzimala istraživanja koja su imala za cilj utvrđivanje promena prilikom soljenja i salamurenja mesa. Krajem 19. veka utvrđeno je da bakterije redukuju nitrate u nitrite (Polenski, 1881), potom da nitrit utiče na boju salamurenog mesa (Lehman, 1889) i da boja salamurenog mesa potiče od nitrozil-mioglobina, koji nastaje u reakciji nitrita s mioglobinom (Haldana, 1901). Takođe, potvrđeno je (Tanner i Evans, 1934) da nitriti inhibiraju Clostridium botulinum. S tim saznanjima počinje i intenzivnija upotreba nitrita. Budući da se nisu znale optimalne količine, zabeležena su prva trovanja kao posledica konzumiranja salamurenog mesa, što je dovelo do pojave nacionalnih propisa koji su regulisali upotrebu nitrata i nitrita u proizvodnji salamurenog mesa. Tako je Ministarstvo poljoprivrede SAD (USDA)

4. SOLENJE I SALAMURENJE

72

1926. godine propisalo količinu nitrita u salamuri, a u Nemačkoj je 1934. godine dozvoljena njegova upotreba samo u mešavini s kuhinjskom soli.1, 3

U drugoj polovini 20. veka, s razvojem novih i usavršavanjem postojećih postupaka konzervisanja mesa, pre svih hlađenja, smrzavanja, toplotne obrade i pakovanja, meso se ne salamuri primarno s ciljem da se produži njegova održivost, već više da bi se dobio proizvod poželjnih senzornih svojstava.

4.1 POSTUPCI SOLJENJA I SALAMURENJASoljenje je postupak konzervisanja mesa kojim se upotrebom kuhinjske soli

produžava održivost mesa. Upotreba soli nitrata i/ili nitrita (i drugih jedinjenja) u smeši s kuhinjskom soli naziva se salamurenje, a smeša se naziva soli za salamurenje.

Na osnovu načina kojim sa kuhinjska so i smeša za salamurenje dovode u kontakt s mesom, soljenje i salamurenje može biti suvo soljenje i salamurenje i vlažno soljenje i salamurenje ili njihova kombinacija.

Suvo soljenje i salamurenje podrazumeva da se kuhinjska so ili smeša za salamurenje utrljaju u komade mesa iz kojih se cedi mesni sok, u kome se rastvaraju kuhinjska so i ostali sastojci salamure. Komadi mesa se potom ostavljaju na tzv. prosoljavanje kako bi soli difundovale u meso. Pored kuhinjske soli i nitrata i nitrita, smeša za salamurenje može da sadrži šećere i askorbinsku kiselinu i njene soli. Ovim postupkom sole se i salamure suvomesnati proizvodi kao što su njeguški i dalmatinski pršut, iberijska i parmska šunka, užička pršuta itd., koji se kasnije podvrgavaju postupcima dimljenja i sušenja.

Kod vlažnog postupka se kuhinjska so i smeša za salamurenje pre kontakta s komadima mesa rastvore u vodi, pri čemu se dobija salamura. Salamura se potom dovodi u kontakt s komadima mesa tako što se oni potapaju u nju ili se salamura pod pritiskom putem velikog broja igala ravnomerno raspoređuje (ubrizgava) u komade mesa pomoću uređaja koji se nazivaju injektori. Vlažnom salamurenju obično sledi mehanička obrada salamurenog mesa u uređajima koji se nazivaju masir-kade i tambleri. Mehaničkom obradom se narušava struktura mesa (olabavi se vezivno tkivo koje čini perimizijum i endomizijum) i oštećuje se sarkolema, čime se olakšava difuzija sastojaka salamure kroz meso i do miofibrilarnih proteina (aktomiozin) i mioglobina. Miofibrilarni proteini reaguju sa solima (NaCl i polifosfati), vezuju vodu i bubre, a deo se rastvara i prelazi u koloidni rastvor i tokom toplotne obrade, koja predstavlja sledeći korak u proizvodnji, koaguliše i povezuje komade mesa u kompaktnu celinu.3 U reakciji mioglobina s nitritima nastaje stabilan pigment nitrozil-mioglobin, koji daje karakterističnu crvenu boju salamurenog mesa. Salamura, pored kuhinjske soli i nitrita (nitrati se u ovom slučaju obično ne koriste), sadrži i druge sastojke koji

73

utiču na senzorne karakteristike proizvoda i održivost, kao što su: polifosfati, šećeri, askorbati, hidrokoloidi, skrob, proteini mleka, proteini soje, mlečna kiselina i njene soli i drugi sastojci čiji će značaj biti podrobnije objašnjen. Ovim postupkom salamure se proizvodi kao što su dimljena šunka, dimljena svinjska pečenica, dimljena slanina i drugi, koji se potom podvrgavaju postupcima dimljenja i toplotne obrade.

Salamurenje kobasica je postupak kojim se kuhinjska so i sastojci salamure mešaju tokom usitnjavanja (u uređajima za usitnjavanje – vuk i kuter – i/ili mešanje) s mesom i masnim tkivom. Kuhinjska so i sastojci salamure dodaju se na početku usitnjavanja (barene i kuvane kobasice) ili na kraju (fermentisane kobasice), pri čemu se rastvaraju u sopstvenoj vodi mesa (fermentisane kobasice), odnosno sopstvenoj i dodatoj vodi (barene kobasice), i reaguju s proteinima i pigmentima mesa iz mišićne ćelije čija je sarkolema oštećena usitnjavanjem.

Soljenje i salamurenje mesa postupci su koji sami nisu dovoljni da se obezbedi produžena održivost mesa, već se soljeno i salamureno meso dalje podvrgava postupcima dimljenja, sušenja i toplotne obrade.

4.2 SASTOJCI SALAMURE I NJIHOV ZNAČAJ

4.2.1 Kuhinjska so

Kuhinjska so je verovatno najstariji konzervans koji se koristi u konzervisanju mesa i najzastupljeniji dodatak u preradi mesa. I pored napora da se, zbog negativnog uticaja na zdravlje, smanji unos natrijuma, upotreba kuhinjske soli u preradi mesa od presudnog je značaja, tako da se praktično ne može isključiti.

Kuhinjska so se dobija isparavanjem mora (morska so), isparavanjem i kristalizacijom slane vode (evaporisana so) i preradom slane rude (kamena so), a u promet se stavlja kao „fina so”, „sitna so” i „krupna so”.4, 5

Kvalitet kuhinjske soli koja se koristi za ljudsku ishranu regulisana je odgovarajućim nacionalnim propisima. U Republici Srbiji Pravilnikom o kvalitetu i drugim zahtevima za so za ljudsku ishranu i proizvodnju namirnica (Službeni list SCG, 31/2005) definisani su kvalitet i zahtevi koji moraju biti ispunjeni pri proizvodnji i stavljanju u promet kuhinjske soli. U skladu s tim pravilnikom so je kristal natrijum-hlorida (NaCl) s primesama drugih soli u zavisnosti od porekla i načina dobijanja, bele boje, bez mirisa, s najmanje 97% NaCl (računato na suvu materiju), najviše 3% vode (0,5% za finu so) i mora biti jodirana (12–18 mg joda/kg soli).5

I pored toga što inhibira rast mnogih bakterija, u današnjim uslovima proizvodnje kuhinjska so se primarno dodaje zbog ukusa (i mirisa) i teksture – povećava sposobnost vezivanja vode proteina mesa i njihovu solubilizaciju (rastvaranje).


74

Antimikrobni efekat kuhinjske soli ogleda se u smanjenju aw vrednosti i povećanjuosmotskog pritiska.6, 7 Kuhinjska so je so jake baze i jake kiseline, lako se rastvara u vodi i u vodenim rastvorima potpuno disocira na jone Na+ i Cl-. Budući da su molekuli vode polarni, oni se imobiliziraju u nekoliko slojeva oko jona i na taj način nisu više dostupni za enzimske i hemijske reakcije ni u hrani ni za mikroorganizme. U čistoj vodi aw vrednost je 1,00, dok dvoprocentni rastvor kuhinjske soli ima aw vrednost oko 0,97. U ohlađenom mesu („sveže meso”) aw iznosi oko 0,99. Dodavanjem 2% kuhinjske soli u emulgovane kobasice (npr. frankfurter) aw vrednost opada na 0,96–0,97. Za pojedine mikroorganizme ova aw je suviše mala za rast (tabela 4.1).8

Kuhinjska so inhibira rast mnogih aerobnih i anaerobnih bakterija, uključujući i vrste koje izazivaju kvar mesa. Pri sadržaju soli od 10% rast većine bakterija je inhibiran, osim halotolerantnih i halofilnih bakterija. Anaerobne bakterije su gotovo potpuno inhibirane sa 5% kuhinjske soli, dok ovaj sadržaj ima mali uticaj na aerobne, fakultativno anaerobne bakterije ili mikrokoke.3, 7

Tabela 4.1. Približne minimalne aw vrednosti rasta pojedinih bakterija9

Bakterije aw vrednost

Clostridium botulinum, tip E 0,97

Pseudomonas spp. 0,97

Acinetobacter spp. 0,96

Escherichia coli 0,96

Enterobacter aerogenes 0,95

Bacillus subtilis 0,95

Clostridium botulinum, tipovi A i B 0,94

Vibrio parahaemolyticus 0,94

Staphylococcus aureus 0,86

S povećanjem sadržaja kuhinjske soli u vodenom rastvoru, raste i osmotski pritisak. U trenutku kad se postigne dovoljna koncentracija kuhinjske soli, voda iz ćelije mikroorganizama (gde je manja koncentracija soli) prelazi, preko polupropustljive ćelijske membrane (proces – osmoza), u okolni rastvor gde je veća koncentracija s ciljem da se koncentracije izjednače i uspostavi se ravnoteža. Na taj način ćelija mikroorganizama ostaje bez vode i narušava se homeostaza (unutrašnja ravnoteža), pa se mikroorganizmi neće razmnožavati, ali ostaju u lag-fazi dok se ne stvore uslovi da se unutrašnja ravnoteža ponovo ne uspostavi.10

Sadržaj kuhinjske soli u većini proizvoda od mesa kreće se od 1,5% do 2,5% u gotovom proizvodu, ali postoje proizvodi s većim sadržajem soli, kao što su fermentisane kobasice (3,5–5%) i suvomesnati proizvodi (4–6%). Veći sadržaj kuhinjske soli može

75

da prouzrokuje intenzivan slan ukus, koji, pored sadržaja kuhinjske soli, zavisi i od sadržaja vode, masti i proteina u proizvodu. Proizvodi s većim sadržajem vode a istim sadržajem kuhinjske soli imaju izraženiji slan ukus jer je NaCl disosovan u većem stepenu, a slan ukus je posledica prisustva Na+ katjona, pri čemu Cl- anjon utiče na percepciju slanosti. Slaniji ukus je izraženiji u proizvodima s većim sadržajem masti, to jest manje izražen u proizvodima s većim sadržajem proteina, odnosno mesa, uz izraženiji uticaj sadržaja proteina (tj. mesa) na percepciju slanosti. Kuhinjska so nije značajna samo kao nosilac slanog ukusa, već se ponaša i kao pojačivač ukusa drugih jedinjenja koja utiču na ukus.8, 11

Pojedina istraživanja pripisala su kuhinjskoj soli prooksidativna svojstva, dok drugi autori navode antioksidativna svojstva. U suštini, smatra se da kuhinjska so može da aktivira komponente mesa (mišićnog tkiva) koje utiču na oksidaciju masnog tkiva, pre svega da utiče na povećanje sadržaja jona gvožđa (iz citosola), koji katališu oksidaciju masti.7, 12

Kuhinjska so ima vrlo značajan uticaj na formiranje teksture proizvoda od mesa. Taj uticaj se ogleda kroz povećanje sposobnosti vezivanja vode mesa i solubilizaciju miofibrilarnih proteina mesa. Povećanje sposobnosti vezivanja vode redukuje kalo toplotne obrade, čime se povećavaju mekoća i sočnost proizvoda od mesa.

Sposobnost vezivanja vode (SVV) predstavlja sposobnost mesa da zadrži sopstvenu (prirodnu) i dodatu vodu pod dejstvom spoljašnjih uticaja (pritisak, toplotna obrada, hlađenje i smrzavanje, usitnjavanje).13 Voda koja se tom prilikom istisne iz mesa naziva se slobodna voda, a voda koja ostaje zadržana u mesu – vezana voda. Slobodnu vodu čine najvećim delom ekstracelularna (međućelijska) voda i deo vode koja je labilnije imobilizirana u kapilarnim prostorima između lanaca miofibrilarnih proteina. Vezanu vodu čini hidratna i čvrsto imobilizirana voda. Hidratna voda je vezana za proteine elektrostatičkim silama, pri čemu su dipoli vode svojim pozitivnim ili negativnim polom vezani za disocirane grupe aminokiselina na proteinima (karboksilna, sulfhidrilna i amino grupa) u monomolekularnom ili multimolekularnom sloju. Hidratna voda ima strukturu sličnu ledu, nije dostupna za hemijske i enzimske reakcije i njen sadržaj je stalan i iznosi oko 10% ukupne vode. Kapilarna (imobilizirana) voda je fizičkim (kapilarnim) silama zadržana u kapilarnim prostorima između lanaca proteina, a delimično je imobilizirana i elektrostatičkim silama i poprečnim vezama između lanaca proteina. Količina imobilizirane vode u molekulu je promenljiva i zavisi od veličine kapilarnih prostora. Veličina kapilarnih prostora zavisi od pH vrednosti, jonske jačine, osmotskog pritiska i dužine sarkomere.14, 15


76

NaCl

kiselina

pH < Pl pH > PlpH = Pl

baza

▲ Slika 4.2. Uticaj kuhinjske soli na strukturu proteina (PI – izoelektrična tačka proteina mesa)12

Spos

obno

st v

eziv

anja

vod

e

Ph vrednost

usoljeno meso

4.0

–NH3+/–COO–

–NH3–NH3–NH3

Cl–

–NH3+

Cl–

Cl–Cl–

–COO–

4.5 5.0 5.5 6.0

sveže meso

▲ Slika 4.1. Povezanost pH i SVV u svežem i soljenom mesu16

77

Prema Hamu (Hamm), SVV je najmanja pri pH oko 5 (slike 4.1 i 4.2), koja predstavlja prosečnu pH vrednost izoelektrične tačke proteina mesa. Pri pH vrednostima udaljenijim od izoelektrične tačke postoji veći broj disociranih grupa sa istoimenim elektrostatičkim nabojem, usled čega dolazi do razmicanja (repulzije) peptidnih lanaca, povećanja volumena kapilarnih prostora, a time i do povećanja imobilizirane (kapilarne) vode u proteinima (slika 4.2). S povećanjem pH vrednosti povećava se negativni naboj lanaca proteina (–COOH grupe disociraju u –COO– grupe) i povećava se SVV do pH vrednosti oko 10, kad je postignut maksimum. Smanjenjem pH vrednosti ispod izoelektrične tačke povećava se pozitivan naboj lanaca proteina (nastaju –NH3

+ grupe) do pH vrednosti 3–4, kada je postignut maksimum. Dodatkom 2% NaCl maksimum SVV se pomera na pH oko 6, dok se izolelektrična tačka pomera na pH oko 4 (slika 4.1). Na sposobnost vezivanja vode utiču hloridni joni tako što se vezuju za proteinske lance i povećavaju negativan elektrostatički naboj proteinskih lanaca, čime se povećava repulzivna elektrostatička sila između njih, a samim tim i veličina kapilarnih prostora.17, 18

Jonska jačina je veoma značajna za solubilizaciju i ekstrakciju miofibrilarnih proteina, što je neophodno za stabilizaciju masti u emulgovanim proizvodima od mesa (npr. frankfurteri) i formiranje proteinskih gelova tokom toplotne obrade, što određuje teksturu proizvoda. Pri jonskoj jačini 0,5 i više miofibrilarni proteini bubre i počinju da se rastvaraju. Dodatak 2% soli i više omogućava postizanje potrebne jonske jačine. Pri jonskoj jačini 1,0 postiže se maksimum sposobnosti vezivanja vode, što odgovara dodatku 5% NaCl u krtom mesu (bez dodatka vode).1, 17

Kuhinjska so je vrlo značajna i u formiranju teksture fermentisanih kobasica. Tokom usitnjavanja i mešanja dodata kuhinjska so (dodaje se 2–3% u nadev kobasica) dovodi do solubilizacije i ekstrakcije proteina (sol-stanje) iz miofibrila (pre svih aktin i miozin). Kada se pH vrednost smanji na vrednost blisku izoelektričnoj tački aktomiozina, proteini na površini komadića mesa koagulišu (prelaze u gel), čime oko komadića usitnjenog mesa nastaje lepljivi film koji slepljuje komadiće mesa i povezuje nadev u kompaktnu celinu. Takođe, koagulišu (geliraju) i proteini u komadićima mesa, što prati istiskivanje vode iz strukture proteina, čime se olakšava sušenje.3, 19

Kuhinjska so može da utiče na formiranje boje salamurenog mesa. Hloridni jon ubrzava nastanak boje tako što povećava količinu nastalog azot-monoksida iz nitrita.1

4.2.2 Polifosfati

Fosfati se primarno koriste da bi se povećala sposobnost vezivanja vode. Pored toga, oni utiču na boju, ukus i miris proizvoda.6, 7

Na osnovu strukture mogu se podeliti u četiri grupe:1

• Ortofosfati: sadrže jednu fosfatnu jedinicu (PO4). U preradi mesa koriste se natrijum-fosfat (E339) i kalijum-fosfat (E340). Uglavnom su alkalni, osim mononatrijum i monokalijum fosfata, koji su kiseli.


78

• Difosfati (E450): sadrže dve fosforne jedinice (soli pirofosforne kiseline). U preradi mesa koriste se natrijumove i kalijumove soli, koje su uglavnom alkalne.

• Trifosfati (E451): soli trifosforne kiseline (sadrže tri fosforne jedinice). U preradi mesa koriste se natrijumove i kalijumove soli.

• Polifosfati (E452): sadrže između 10 i 25 fosfatnih jedinica.

Fosfati se međusobno razlikuju po stepenu rastvorljivosti, pH vrednosti i funkcionalnosti. Tako pirofosfati imaju najveći uticaj na povećanje sposobnosti vezivanja vode i emulgujuće sposobnosti proteina mesa, ali su slabo rastvorljivi; pH vrednost jednoprocentnog vodenog rastvora fosfata može da se kreće u granicama 5–10. U preradi mesa se više koriste alkalni fosfati. Zbog navedenog se u preradi mesa koriste smeše polifosfata koje odgovaraju određenim grupama proizvoda, tj. načinu obrade.1, 20

Fosfati utiču na sposobnost vezivanja vode mesa tako što povećavaju pH vrednost (čime se povećava negativan naboj na proteinima) i jonsku jačinu. Takođe, fosfati kidaju vezu dvovalentnih metala (najčešće Ca i Mg) uspostavljenu između dva lanca proteina (oni se vezuju za metalne jone) i na taj način oslobađaju negativni naboj na lancima proteina (koji je bio u vezi s Ca i Mg). Fosfatni anjoni povećavaju solubilizaciju aktina i miozina, odnosno disocijaciju aktomiozina (vezuju se za miozin slično kao ATP u živoj ćeliji) i depolimerizaciju debelih i tankih miofilamenta, čime se povećava prostor za imobilizaciju vode. Kao rezultat toga povećava se količina vode koju proteini mesa zadržavaju, što smanjuje kalo termičke obrade i poboljšava teksturu proizvoda, tj. njegovu mekoću i sočnost. Uticaj fosfata na rastvorljivost proteina vrlo je značajan kod restrukturiranih proizvoda od mesa (omogućavaju bolju povezanost komada mesa) i emulgovanih kobasica (poboljšava se stabilnost emulzije). Fosfati utiču na sposobnost vezivanja vode i tako što ispoljavaju jako sinergično dejstvo s kuhinjskom soli, tj. postiže se bolja sposobnost vezivanja vode nego kada se ove soli koriste pojedinačno.1, 4, 21

Najizraženiji uticaj na rastvorljivost proteina mesa imaju pirofosfati (difosfati) i trifosfati. Smatra se, da pre nego što postanu funkcionalno aktivni, trifosfate hidrolizuju endogene fosfataze do pirofosfata. Ostali fosfati, a naročito oni s cikličnom strukturom, imaju manji uticaj na rastvorljivost proteina od fosfata kraćeg lanca.16

Iako se primarno dodaju da bi povećali sposobnost vezivanja vode, značaj fosfata ogleda se i u njihovoj antioksidativnoj aktivnosti. Fosfati doprinose stabilnosti lipida indirektno. Naime, fosfati formiraju helate, rastvorne kompleksne molekule s jonima metala (npr. Fe2+), koji katališu oksidaciju lipida, inaktivirajući te jone tako da oni ne mogu da učestvuju u daljim reakcijama.1, 7

Iako se smatra da uticaj na boju nije primarna funkcija fosfata, oni verovatno utiču na boju proizvoda od mesa. Alkalni fosfati povećavaju pH vrednost, što usporava formiranje azot-monoksida iz nitrita, koji potom u reakciji s mioglobinom gradi

79

nitrozil-mioglobin. S druge strane, veća pH vrednost je značajna za stabilnost boje tokom skladištenja salamurenih proizvoda od mesa.1

Polifosfati u količini do 0,5% pozitivno utiču na sposobnost vezivanja vode.3 Najbolji efekat postiže se upotrebom 0,3–0,5% polifosfata i 2–3% kuhinjske soli. Pored negativnog uticaja većih količina polifosfata, njegova upotreba ograničena je i nacionalnim pravilnicima. Pravilnikom o kvalitetu mesa, poluproizvoda od mesa i proizvoda od mesa (SG RS 31/12) sadržaj ukupnog fosfora izrađenog kao P2O5 u gotovom proizvodu ne sme da bude veći od 8g/kg. Budući da meso sadrži fosfor (u neorganskom obliku i u organskom obliku – fosfolipidi, kreatin fosfat, nukleotidi), upotrebom 0,3–0,5% fosfata postiže se sadržaj ukupnog fosfora (kao P2O5) u gotovom proizvodu manji od propisanog.

Negativan uticaj na zdravlje ogleda se u tome što pri povećanom unosu polifosfati remete odnos kalcijuma i fosfora i s dvovalentnim katjonima u crevima grade nerastvorljive soli. Prihvatljiv dnevni unos fosfata je 70 mg po kilogramu telesne mase odraslog čoveka.3

4.2.3 Nitriti i nitrati

Nitriti i nitrati su, uz kuhinjsku so, sastojci smeše za salamurenje koji se najduže koriste. Nitriti su vrlo reaktivna i nepostojana jedinjenja, dok su nitrati stabilnu pri uslovima koji vladaju u proizvodima od mesa. Nitrati reaguju sporo, tokom dužeg perioda uglavnom ih enzimi mikroorganizama redukuju u nitrite, pa je zbog toga njihova upotreba ograničena na proizvode s dugim proizvodnim procesom, kao što su suvomesnati proizvodi (npr. njeguški pršut, parmska šunka itd.) i neke suve fermentisane kobasice.

Nitriti i nitrati se u preradi mesa koriste samo kao homogene mešavine s kuhinjskom soli ili zamenom za so, i to kao:

• So za salamurenje – homogena mešavina natrijum-hlorida ili zamene za kuhinjsku so i najviše 3% natrijum-nitrata (E 251) ili kalijum-nitrata (E 252).

• Nitritna so za salamurenje – homogena mešavina natrijum-hlorida ili zamene za kuhinjsku so i 0,5%–0,6% natrijum-nitrita (E 250) ili kalijum-nitrita (E 249).

• Nitritna so za salamurenje sa 1% šalitre – homogena mešavina natrijum-hlorida ili zamene za kuhinjsku so i 0,5%–0,6% natrijum-nitrita (E 250) ili kalijum-nitrita (E 249) i 0,9%–1,2% natrijum-nitrata (E 251) ili kalijum-nitrata (E 252)

Osnovni efekat upotrebe nitrita u preradi mesa jeste formiranje stabilne crvene boje salamurenog mesa. Pored toga, značaj nitrita ogleda se u inhibiranju rasta i stvaranja toksina Clostridium botulinum, ali i drugih bakterija. Takođe, nitriti doprinose nastanku karakterističnog mirisa i ukusa salamurenog mesa i odlažu pojavu užeglosti.7

Boja salamurenog mesa potiče od nitrozil-mioglobina, koji nastaje u reakciji mioglobina i nitrita. Migolobin je hemoprotein rastvoren u sarkoplazmi i njegova


80

funkcija je transport kiseonika od sarkoleme do mitohondrija u ćelijama crvenih mišića i srčanog mišića.22

Mioglobin (Mr oko 17.000 daltona [kod sisara]) sastoji se od (slika 4.3) proteinskog dela (globin) i hem prostetičke grupe, koju čine porfirinski prsten i gvožđe. Globin omogućava rastvorljivost u vodi (hem grupa je hidrofobna) i, što je značajnije, štiti gvožđe od oksidacije. Porfirin je sastavljen od četiri prstena pirola (slika 4.3, A–D) pri čemu su atomi azota simetrično orijentisani u unutrašnjosti molekula.

U centru prstena nalazi se atom gvožđa u dvovalentnom stanju (Fe+2). Gvožđe u hemu može da primi šest elektrona i stoga uspostavi šest koordinatnih veza: četiri koordinatne veze sa azotom iz pirola, peta s globinom preko histidina, a šesta koordinativna veza je slobodna i za nju se mogu labilno vezati kiseonik (O2, slika 4. 3) i ostali mali ligandi (NO, CO, H2O). Prilikom oksidacije mioglobina Fe+2 prelazi u Fe+3, a šesta koordinatna veza prelazi u polarnu s pozitivnim nabojem, pa se tada za nju mogu vezati samo jednovalentni anjoni (OH-, CN- , NO2

- ).3, 24

Pre klanja mioglobin je zasićen molekulskim kiseonikom i nalazi se u obliku oksimioglobina (oxi-Mb, oksigenovani mioglobin) ružičastocrvene boje (slika 4.4).

MioglobinFe++

Purpurnocrvena

Oksi-mioglobinFe++

Svetlocrvena do ružičasta

Nitrozil-mioglobinFe++

Tamnocrvena

Met-mioglobinFe+++

Braon

Nitrozil-hemohromFe++

Svetloružičasta

Denaturisani met-mioglobinFe+++

Sivobraon

▲ Slika 4.4. Boja mesa u zavisnosti od oblika mioglobina2

▲ Slika 4.3. Molekul oksi-mioglobina23

81

U oxi-Mb gvožđe je u obliku Fe+2, a za šestu vezu (kovalentna) vezan je molekul O2. Kada se tokom postmortalnih promena potroši kiseonik, dominira mioglobin (Mb, zove se još i deoksimioglobin: Fe+2, šesta veza slobodna) purpurnocrvene boje. Kada se stvore uslovi (niska pH vrednost, visoka temperatura, duga izloženost kiseoniku...), gvožđe iz hema se oksidiše (iz Fe+2 u Fe+3) i nastaje metmioglobin (MMb, oksidovani mioglobin) smeđe boje. U MMb gvožđe je u, dakle, u obliku Fe+3, a za šestu vezu (jonska) vezana je OH- grupa.24

U živom tkivu hemoglobin je dominantan pigment, dok mioglobin učestvuje do oko 10%. Posle klanja, usled iskrvarenja, mioglobin postaje osnovni pigment mišićnog tkiva i može da čini i do 95% ukupnih pigmenata.7

Kao što je rečeno, boja salamurenog mesa je tamnocrvena i potiče od pigmenta nitrozil-mioglobina (NOMb) nastalog u reakciji između nitrita i mioglobina. Međutim, u mesu ne dolazi do direktne reakcije nitrita i mioglobina, već mioglobin reaguje sa azot-monoksidom (NO) koji nastaje preko niza reakcija.1, 6

Natrijum-nitrit u vodenoj sredini disocira na jone Na+ i NO2–.

NaNO2 → Na+ + NO2– (1)

Nitritni jon se u uslovima koji vladaju u mesu (slabo kisela sredina pH 5,5–6) nalazi u ravnoteži s nitritnom kiselinom.

H+ + NO2– HNO2 (2)

Koncentracija HNO2 u uslovima koji vladaju u mesnom sistemu je mala (pKa=3,4) i iznosi oko 0,1–1%. Nitritna kiselina je u ravnoteži sa azot-trioksidom (N2O3, anhidrid HNO2), koji disocira na azot-monoksid (NO) i azot-dioksid (NO2). Nastali NO učestvuje u reakciji formiranja nitrozil-mioglobina.

4HNO2 2N2O3 + H2O (3)

2N2O3 2NO + 2NO2 (4)

Azot-dioksid može u reakciji s vodom da nagradi nitritnu i nitratnu kiselinu. Ovom reakcijom se objašnjava prisustvo nitrata u salamurenim proizvodima od mesa iako im nisu dodati.

4NO2 + H2O HNO2 + HNO3 (5)

HNO3 H+ + NO3– (6)

U prisustvu antioksidanasa kao što su askorbinska kiselina, askorbati i izoaskorbati redukcija N2O3 do NO je brža.

N2O3 + 2H+Ask– → 2NO + 2dehidro-Ask + H2O (7)


82

Ova reakcija je kvantitativno najvažnija u uslovima koji preovlađuju u mesnom sistemu. Pored prisustva antioksidanasa, smanjenje pH vrednosti takođe ubrzava ovu reakciju. Tako mali pad pH vrednosti za 0,2–0,3 dvostruko povećava stvaranje NO. Međutim, uticaj je ograničen jer je reaktivnost askorbinske kiseline/askorbata veći pri višim pH vrednostima.

Pored askorbinske kiseline/askorbata, kuhinjska so ubrzava nastanak i razvoj boje salamurenog mesa. Naime, hloridni jon u reakciji s HNO2 gradi nitrozil-hlorid, koji je reaktivniji nitrozujući agens od N2O3.1, 6

HNO2 + Na+ + Cl– NOCl + H2OIako mioglobin može da reaguje s NO i nagradi nitrozil-mioglobin, formiranje

nitrozil-mioglobina nastaje u reakcijama mioglobina, nitrita i azot-monoksida (slika 4.5).

N

Fe (II)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

N

HN

N

N

Protein

CH 2

HC

Fe (II)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

NO

N

N

CH 2

HC

NO –2 + H +

[NO] redukcija

autoredukcija

Fe (III)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

N

HN

N

Protein

CH 2

HC

N

Fe (II)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

N

HN

N

Protein

CH 2

HC

N

Fe (III)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

N

HN

N

Protein

CH 2

HC

[NO]

+–OH

–OH

NFe (II)

H 2C CH

H 3C

CH 3

CH 3

COOH

H 3C

HOOC

N

N

N

HN

N

Protein

CH 2

HC

+

zagrevanje

H 2O

Mioglobin /MbFe(II)

HO

Metmioglobin /MbFe(III)

ON

Nitriz ilmetmioglobin /MbFe(III)NO

Pigment kuvanog salamurenog mesa

ON

Nitrozilmioglobin /MbFe(II)NOON

Nitroz ilmioglobin katjon

▲ Slika 4.5. Nastanak nitrozil-mioglobina u salamurenom mesu6

Po dodatku nitriti prvo oksiduju mioglobin (MbFe(II)) u metmioglobin (MbFe(III)) i zbog toga dolazi do inicijalne promene boje mesa iz crvene u braon. Za MbFe(III) potom se veže NO i nastaje nitrozil-metmioglobin (MbFe(III)NO). Askorbinska kiselina/askorbati na kraju redukuju MbFe(III)NO u nitrozil-mioglobin (MbFe(II)NO), koji salamurenom mesu daje karakterističnu crvenu boju (slika 4.4).

Brzina nastanka nitrozil-mioglobina i njegova stabilnost zavise od pH vrednosti, redoks-potencijala, sadržaja vode, temperature i dužine skladištenja. Najsporije nitrozil-mioglobin nastaje kod suvomesnatih proizvoda kod kojih se salamurenje

83

obavlja na temperaturama do 5° C. Reakcije nastanka nitrozil-mioglobina kod ovih proizvoda traju od nekoliko nedelja do nekoliko meseci. Nastanak nitrozil-mioglobina omogućuju enzimi mesa (NADH, FADH), obezbeđujući redukujuće uslove, tj. smanjenje redoks-potencijala. Kod fermentisanih kobasica, koje se proizvode na temperaturama 10–30° C, nitrozil-mioglobin nastaje u roku od nekoliko dana. Uslove, pored veće temperature, obezbeđuju i bakterije koje troše kiseonik i snižavaju redoks-potencijal, te fermentišu šećere do mlečne kiseline, čime smanjuju pH vrednost. Smanjenju redoks-potencijala i, samim tim, povećanju brzine nastanka nitrozil-mioglobina doprinose i antioksidansi, endogeni (NADH, FADH) i egzogeni (askorbinska kiselina/askorbati). Nitrozil-mioglobin najbrže nastaje kod proizvoda koji se obrađuju toplotom. Redukujuće uslove stvaraju H2S, koji se oslobađa iz sulfohidrilnih grupa (–SH) miozina, i askorbinska kiselina/askorbati. Za vreme toplotne obrade (ali i tokom dimljenja i sušenja) proteinski deo nitrozil-mioglobina denaturiše se i nastaje stabilniji pigment – nitrozil-hemohromogen (u literaturi se naziva još i nitrozil-miohromogen), koji daje karakterističnu svetloružičastu boju kuvanom salamurenom mesu (slike 4.4 i 4.5).

Boja salamurenog mesa zavisi od stepena konverzije mioglobina u nitrozil-pigmente i nastaje kada se 50% mioglobina konvertuje u nitrozil-pigmente, a stabilna boja nastane pri stepenu konverzije od oko 70%. Nitrozil-pigmenti su veoma stabilni, ali se pod uticajem svetlosti i u prisustvu kiseonika i peroksida (H2O2 – nastaje kao proizvod metabolizama bakterija; peroksidi nastali oksidacijom masnih kiselina) mogu oksidovati u pigmente zelene boje koji izazivaju diskoloraciju salamurenog mesa. Upotrebom odgovarajućih načina pakovanja može se smanjiti izloženost proizvoda svetlosti (npr. upotrebom delimično providnog ambalažnog materijala) i kiseoniku (npr. vakuum pakovanje ili MAP). Takođe, mehanička obrada i punjenje pod vakuumom smanjuju prisustvo kiseonika.3, 6

Zbog uslova koji preovladavaju u sistemu salamurenog mesa i reaktivnosti samih nitrita, u formiranju nitrozil-pigmenata ne učestvuje celokupna količina dodatog nitrita. U reakcijama nastanka nitrozil-mioglobina učestvuje samo jedan deo dodatog nitrita, jedan deo ostaje nepromenjen (rezidualni nitrit), a deo nitrita oksidira u nitrat ili učestvuje u drugim reakcijama. Prema Meleru (Möhler), bilans nitrita u salamurenom mesu je sledeći:4

• 12% se redukuje u NO i reaguje s mioglobinom,

• 17% oksidira u nitrate,

• 54% ostaje nepromenjeno kao rezidualni nitrit,

• 17% učestvuje u drugim reakcijama.

Antimikrobno dejstvo nitrita vrlo je značajno za održivost salamurenih proizvoda od mesa. Još su Taner i Evans (Tanner & Evans) 1934. godine utvrdili da nitrati (odnosno nitriti koji nastaju iz nitrata) inhibiraju rast i stvaranje toksina sojeva Clostridium botulinum. Kasnije je Tar (Tarr, 1941. i 1944) utvrdio da nitrati imaju značajnu ulogu


84

u usporavanju rasta mnogih bakterija, uključujući Clostridium botulinum, Clostridium sporogenes i druge bakterije povezane s kvarom mesa.7 Danas se zna da nitrati nemaju antimikrobno dejstvo, a da nitriti ispoljavaju jako inhibitorno dejstvo prema anaerobnim bakterijama, od kojih je najznačajnija Clostridium botulinum, i doprinose kontroli drugih patogena, kao što je Listeria monocytogenes. Iako se ne smatra da su nitriti efikasni prema gram-negativnim enteričnim patogenim bakterijama kao što je Escherichia coli, novija istraživanja su utvrdila smanjenje rasta te bakterije u proizvodima s nitritima.1 Nitriti takođe pokazuju jako antimikrobno dejstvo prema Staphylococcus aureus i vrstama iz roda Salmonella. S druge strane, nitriti imaju relativno mali uticaj na Micrococcus spp., Lactobacillus spp. i Enterococcus spp., što omogućava da se vrste iz ovih rodova bakterija koriste kao starter kulture u proizvodnji fermentisanih kobasica.25

Za ostvarivanje antimikrobnog efekta potrebne su veće količine nitrita nego za formiranje stabilne boje, karakterističnog ukusa salamurenog mesa i antioksidativno dejstvo. Za formiranje boje i tipičnog ukusa salamurenog mesa u naučnoj literaturi navodi se da je dovoljno dodati i 25 mg/kg proizvoda (25 ppm), ili bar 30–50 ppm nitrita. Da bi imao antioksidativno dejstvo, potrebno je dodati 20–60 ppm nitrita. Međutim, za antimikrobno dejstvo potrebno je dodati 80–140 ppm nitrita u proizvod.7,

25 Tako npr. Ministarstvo poljoprivrede SAD (USDA) propisuje minimalno 120 ppm nitrita u salamurenim proizvodima koji se čuvaju na temperaturama hlađenja.

Efikasnost antimikrobnog dejstva nitrita usko je povezana s pH vrednošću – na nižim pH vrednostima antimikrobni efekat je izraženiji. Budući da pH vrednost veoma utiče na nastanak NO (jednačine 4 i 7), smatra se da nastali NO i drugi produkti ovih reakcija imaju antimikrobni uticaj. Takođe, za antimikrobni efekat nitrita podjednako su važne i količina dodatih i količina rezidualnih nitrita u salamurenim proizvodima od mesa.1

Atimikrobno dejstvo nitriti ispoljavaju i prema vegetativnim oblicima bakterija i prema sporama. Smatra se da nitriti inhibiraju vegetativne ćelije Clostridium botulinum tako što reaguju s gvožđe-sumpor enzimima, kao što je ferodoksin (odnosno NO reaguje s gvožđem enzima), i na taj način sprečavaju nastanak adenozin-trifosfata (ATP) iz piruvata.9 Što se uticaja na spore tiče, nitriti pre inhibiraju razviće nego njihovu germinaciju (klijanje). U suštini, teško je odrediti sve mehanizme kojima nitriti inhibiraju mikroorganizme i razviće spora u proizvodima od mesa budući da nitriti mogu da učestvuju u velikom broju reakcija.

Mogući mehanizmi delovanja nitrita mogu se rezimirati u sledećem:7

• nitriti mogu da reaguju s drugim jedinjenjima tokom toplotne obrade dajući jedinjenja sposobna da inhibiraju razviće spora;

• nitriti mogu da učestvuju u oksidaciji ili redukciji enzima, koenzima, nukleinskih kiselina i ćelijske membrane;

85

• nitriti mogu da reaguju s gvožđem iz ćelija, čime utiču na ćelijski metabolizam;

• nitriti mogu da, u reakciji s tiolima, nagrade nitrozo-tiole koji reaguju s komponentama membrane spora, čime remete metabolizam i procese transporta.

Pored pH vrednosti, i temperatura ima značajan uticaj na antimikrobno dejstvo nitrita. Antimikrobni uticaj nitrita je višestruko veći posle termičkog tretmana. Ovakav uticaj se u nekim literaturnim podacima pripisuje perigo inhibitoru, dok drugi autori dovode njegovo postojanje u pitanje.9

Na antimikrobni efekat nitrita, pored uslova sredine (pH vrednost, temperatura), utiču i prisutne i dodate komponente sistema salamurenog mesa. Tako u salamurenim proizvodima od mesa koji prirodno sadrže gvožđe (jetrene paštete, krvavice) antimikrobni efekat nitrita je prema Clostridium botulinum umanjen, dok se dodavanjem askorbata ponovo uspostavlja. Ova pojava je posledica reakcije nitrita s gvožđem i nastanka helatnih jedinjenja, čime se smanjuje aktivna količina nitrita.3, 26 Takođe, u prisustvu askorbata i sorbata verovatnoća za nastanak toksina koji stvara Clostridium botulinum je smanjena.9

Karakterističan miris i ukus salamurenog mesa takođe je posledica reakcija nitrita sa sastojcima mesa i drugim jedinjenjima u uslovima sistema salamurenog mesa i ostalih postupaka konzervisanja (sušenje, dimljenje, toplotna obrada). Međutim, hemijske reakcije koje su odgovorne za nastanak ovih jedinjenja nisu u potpunosti poznate. Reakcije u kojima nastaje NO verovatno su odgovorne, pored formiranja boje i antimikrobnog uticaja, i za nastanak isparljivih i rastvorljivih jedinjenja koja doprinose nastanku karakterističnog mirisa i ukusa salamurenih proizvoda od mesa. Pored direktnog uticaja, značajan je indirektni uticaj nitrita na miris i ukus salamurenih proizvoda od mesa koji se ogleda u sprečavanju oksidacije lipida mesa. Budući da drugi antioksidansi ne utiču na nastanak karakterističnog mirisa i ukusa salamurenih proizvoda od mesa, smatra se da je uticaj nitrita posledica nastanka isparljivih i rastvorljivih jedinjenja i antioksidativnog uticaja.1, 7 Značaj nitrita na ukus i miris salamurenih proizvoda od mesa ogleda se i tokom skladištenja ovih proizvoda. Miris i ukus soljenih proizvoda od mesa, pored jednostranosti, nisu dovoljno stabilni zbog oksidacije lipida, pa senzorna prihvatljivost soljenih proizvoda od mesa znatno opada tokom skladištenja. S druge strane, ukus i miris salamurenih proizvoda je izraženiji i puniji, a pored toga i senzorna prihvatljivost ovih proizvoda manje opada tokom njihovog skladištenja.3, 7

Za nastanak karakterističnog mirisa i ukusa salamurenih proizvoda od mesa potrebne su vrlo male količine nitrita, od čak 10 ppm do 30–50 ppm, s tim da veće količine verovatno ne utiču značajno na povećanje prihvatljivosti salamurenih proizvoda od mesa.7

Nitriti sprečavaju (odlažu) oksidaciju lipida mesa, čime se sprečava razvoj užeglosti proizvoda od mesa. Antioksidativni efekat nitrita uključuje reakcije s hemoproteinima i metalnim jonima, nastanak helatnih jedinjenja (u reakcijama NO i Fe2+ koji ne potiče


86

iz hema) i nitrozo i nitrozil jedinjenja sa antioksidativnim svojstvima. Ove reakcije su deo reakcija razvoja boje u salamurenom mesu ili su usko povezane s njima. Za antioksidativni efekat potrebne su male količine nitrita. Tako npr. 50 ppm nitrita može da redukuje užeglost kod goveđeg, svinjskog i pilećeg mesa za 50–64%, pri čemu veće količine pozitivno utiču na smanjenje razvoja užeglosti. U suštini, bez obzira na to da li antioksidativni efekat potiče od nitrita, azot-monoksida ili proizvoda reakcija ovih jedinjenja, jasno je da su nitriti značajni antioksidansi kod salamurenih proizvoda od mesa.1

4.2.4 Značaj nitrita i nitrata u ishrani

Kad su utvrđeni mehanizmi delovanja nitrita na meso i potvrđen pozitivan uticaj na održivost proizvoda od mesa, počela je intenzivnija upotreba nitrita u preradi mesa. Međutim, nekontrolisana upotreba dovela je do saznanja da u većim količinama nitriti imaju toksično dejstvo. Naime, nitriti oksidišu hemoglobin u methemoglobin, zbog čega hemoglobin gubi funkciju prenosa kiseonika. Intoksikacija nastupa pri unosu manjem od grama, dok je procenjeno da je letalna doza za čoveka četiri grama. Takođe, nitriti pod određenim uslovima učestvuju u nastanku kancerogenih jedinjenja N-nitrozoamina i N-nitrozoamida.3 Zbog toga je upotreba nitrita i nitrata regulisana nacionalnim pravilnicima. Prema Pravilniku o prehrambenim aditivima (Službeni glasnik RS, 41/09) u Republici Srbiji dozvoljena je upotreba kalijum-nitrita (E249), natrijum-nitrita (E250), natrijum-nitrata (E251) i kalijum-nitrata (E252). Za termički netretirane proizvode od mesa maksimalna količina koja se može dodati tokom proizvodnje jeste 150 mg/kg nitrita, odnosno 150 mg/kg nitrata. Za termički tretirane proizvode od mesa upotreba nitrata nije propisana, dok je maksimalna količina nitrita koja se može dodati tokom proizvodnje 150 mg/kg i 100 mg/kg za sterilisane proizvode od mesa (F0 > 3). Takođe, ovim pravilnikom su definisane i maksimalne količine nitrita i nitrata koje se mogu dodati tokom proizvodnje i maksimalne rezidualne količine (maksimalna dozvoljena količina ostataka na kraju procesa proizvodnje) za tradicionalne proizvode od mesa koji su nastali suvim i vlažnim postupkom salamurenja, kao i njihovom kombinacijom. Tabela 4.2. Tradicionalni proizvodi od mesa i maksimalno dozvoljene količine prema

Pravilniku o prehrambenim aditivima

Proizvod Dodatak Dozvoljenakoličina (mg/kg)

Tradicionalni suvo salamureni proizvodi od mesa

Dry cured bacon i srodni proizvodi nitriti + nitrati 175 + 250*

dry cured ham i srodni proizvodi nitriti + nitrati 100 + 250*

jambon sec, jambon sel i drugi srodni suvo salamureni proizvodi nitrati 250*

87

Tradicionalni vlažno salamureni proizvodi od mesa

Wiltshire bacon i srodni proizvodi nitriti + nitrati 175 + 250*

Kylmâsavustettu poronliha/kallrökt renkött nitriti + nitrati 150 + 300**

Salamuren jezik nitriti + nitrati 50 + 10*

Tradicionalni salamureni proizvodi – kombinacija suvog i vlažnog salamurenja

rohschinken, trocken/nasgepökelt i srodni proizvodi nitriti + nitrati 50 + 250*

Rohwürste (salami i kantwurst) nitrati 300**

Salchichon y chorizo traducionales de larga curación i srodni proizvodi nitrati 250**

* Maksimalna rezidualna količina; ** Maksimalna količina koja se može dodati tokom proizvodnje

Pojedini proizvodi i maksimalne količine nitrita i nitrata koje se mogu dodati tokom proizvodnje i/ili maksimalne rezidualne količine prikazani su u tabeli 4.2. Pravilnik o prehrambenim aditivima (Službeni glasnik RS, 41/09) definiše slične uslove upotrebe nitrita i nitrata u proizvodima od mesa kao Direktiva 2006/52/EC u zemljama Evropske unije (tabela 4.3).Tabela 4.3. Maksimalan sadržaj nitrita i nitrata u nekim proizvodima od mesa

prema Direktivi 2006/52/EC27

Dodatak Proizvod Dodata količinamg/kg*

Rezidualna količinamg/kg*

Kalijum-nitritNatrijum-nitrit

Proizvodi od mesa 150 mg/kg –

Sterilisani proizvodi** 100 mg/kg –

Tradicionalni vlažnosalamureni *** – 50–175

Tradicionalnisuvo salamureni*** – 50–175

Ostali tradicionalniproizvodi *** 180 50

Kalijum-nitratNatrijum-nitrat

Termički netretirani 150 –

Tradicionalnivlažno salamureni*** 300 10–250

Tradicionalnisuvo salamureni*** 300 > 50 (neki bez

dodatih nitrita)

Ostali tradicionalniproizvodi ***

250–300 (bezdodatog nitrita) 10–250

* Izraženo kao NaNO2; ** F0 > 3 (F0 = 3 je ekvivalentno 3 min na 121°C); *** Više proizvoda

Tabela 4.2. Tradicionalni proizvodi od mesa i maksimalno dozvoljene količine prema Pravilniku o prehrambenim aditivima – nastavak


88

U SAD maksimalne količine nitrita koje se mogu dodati tokom proizvodnje zaviseod postupka salamurenja i vrste proizvoda. Tako za usitnjene proizvode maksimalna količina nitrita (natrijum-nitrita ili kalijum-nitrita) iznosi 156 ppm (računa se na tzv. mesni deo recepture). Za proizvode koji se salamure vlažnim postupkom (potapanjem ili injektovanjem) maksimalna dodata količina nitrita je 200 ppm, dok je za proizvode salamurenim suvim postupkom 625 ppm. Za injektovanu slaninu bez kože (skinless bacon) zahteva se 120 ppm NaNO2 ili 148 ppm KNO2 i 550 ppm natrijum-askorbata ili natrijum-eritorbata.1

Treba naglasiti da je prema svim nacionalnim pravilnicima upotreba nitrita dozvoljena samo u smeši s kuhinjskom soli ili zamenama za so.

U suštini, količina dodatih nitrita u većini proizvoda od mesa iznosi do 150 ppm i do 150 ppm nitrata u termički netretiranim proizvodima, osim pojedinih tradicionalnih proizvoda kod kojih je dozvoljena upotreba većih količina. Kao što je već rečeno, samo jedan manji deo nitrita ostaje u mesnom sistemu nepromenjen – i to je tzv. rezidualni nitrit. Količina rezidualnog nitrita je za većinu proizvoda manja od 20 mg/kg, dok proizvodi bez dodatih nitrata mogu da sadrže do 30 mg/kg nitrata koji potiče iz dodate vode i začina, ali može da nastane i iz nitrita (jednačine 5 i 6). Sadržaj rezidualnog nitrita zavisi od navedenih uslova koji ubrzavaju nastanak nitrozil-mioglobina i reakcije promene nitrita, nije stalan i opada tokom perioda skladištenja. Veća pH vrednost u proizvodima usporava pad sadržaja rezidualnog nitrita tokom skladištenja. Takođe, sadržaj rezidualnog nitrita poslednjih decenija opada u proizvodima od mesa kao posledica promena nacionalnih propisa i svesti proizvođača. Tako je npr. u istraživanju iz 2009. godine utvrđen sadržaj rezidualnog nitrita u proizvodima od mesa s tržišta SAD, kao što su hot-dog, slanina i šunka, od 7 ppm. Rezultati ovog istraživanja ukazuju na smanjenje rezidualnog nitrita od oko 80% u proizvodima od mesa u odnosu na slično istraživanje iz 1975. godine.27, 28

Smatra se da ljudi unesu 1,2–3,0 mg nitrita dnevno. Najveći deo potiče iz pljuvačke, 93%, dok se preko salamurenog mesa unese 4,8%, a iz povrća 2,2% od ukupno unetog nitrita. Što se tiče nitrata, prosečan unos je u intervalu 43–131 mg/dan, a najveći deo unetih nitrata poreklom je iz biljaka, oko 80%, dok 14% potiče iz vode.27, 29 Smatra se da je prihvatljiv dnevni unos nitrita 0,2 mg, a nitrata 5,0 mg po kilogramu telesne mase.3

Pored toksičnosti, nitriti i nitrati negativan uticaj na zdravlje ljudi ostvaruju i preko N-nitrozoamina i N-nitrozoamida, jedinjenja koja imaju kancerogeno dejstvo. N-nitrozoamini su stabilniji i zbog toga bolje istraženi. N-nitrozoamini nastaju u reakciji nitrita i sekundarnih amina, koji su proizvodi hidrolize proteina, u kiseloj sredini ili pri visokim temperaturama (t > 130° C). U reakciji ne učestvuju direktno nitriti, već anhidrid nitritne kiseline (N2O3), koji je značajan za formiranje nitrozil-mioglobina.28

89

▲ Slika 4.6. Nastanak N-nitrozoamina

Za nastanak N-nitrozoamina potrebno je da je pH < 5,5 (optimalno pH 2–4). Zbog toga je sadržaj N-nitrozoamina u barenim i kuvanim kobasicama (pH > 5,7) zanemarljiv i na granici detekcije. Takođe, upotrebom mesa brzo nakon postmortalnih promena (ohlađenog ili zamrznutog), u kome je sadržaj sekundarnih amina mali, smanjuje se mogućnost nastanka N-nitrozoamina. Kod fermentisanih kobasica moguć je nastanak N-nitrozoamina zbog većeg sadržaja nitrita, niže pH vrednosti (pH < 5,5) i većeg sadržaja sekundarnih amina koji nastaju kao posledica proteolize tokom dužeg procesa proizvodnje. Međutim, u uslovima koji prevladavaju u ovim proizvodima (pH vrednost obično 4,6–5,5) reakcije nastanka N-nitrozoamina su spore, tako da je njihov sadržaj mali i kreće se uglavnom u intervalu 1–2 μg/kg proizvoda. Takođe, prisustvo antioksidanasa kao što su askorbati/eritorbati sprečavaju nastanak N-nitrozoamina jer ubrzavaju nastanak NO (iz N2O3, jednačina 7, str. 11), koji je slab nitrozirajući agens. Tokom prženja salamurenih proizvoda (t = 150–180° C), npr. slanine, nastaju veće količine N-nitrozoamina, tako da pržena slanina, i pored toga što deo kancerogenih N-nitrozoamina ispari, predstavlja značajan izvor ovih jedinjenja jer se u pojedinim delovima sveta (Engleska, SAD) konzumira gotovo svakodnevno. U suštini je količina N-nitrozoamina u proizvodima od mesa mala, npr. njihov značajniji izvor u Nemačkoj od proizvoda od mesa jesu pivo i pica i njihov nastanak se može lako izbeći izborom podesnih načina prženja, grilovanja i pečenja. Iako se danas većina proizvoda od mesa salamuri, najveća količina unetih nitrita potiče iz pljuvačke. Naime, kao što je rečeno, putem biljne hrane i vode unese se najveća količina nitrata (oko 94%), koji se resorbuju u tankom crevu i s pljuvačkom se luče u usnoj dublji, gde ih bakterije redukuju u nitrite koji mogu sa aminima u kiseloj sredini želuca da nagrade nitrozoamine. Takođe, N-nitrozoamini mogu nastati i u crevima kao posledica aktivnosti crevne mikroflore i ćelija debelog creva. Pored N-nitrozoamina, u proizvodima od mesa nastaju i druga nitrozo jedinjenja koja nemaju kancerogeno dejstvo.3, 27, 28, 30

4.2.5 Alternativna salamura

Iako se smatra da je upotreba nitrita i nitrata u okvirima propisanih količina bezbedna, više decenija unazad postoji stalni pritisak da se te količine dodatno smanje ili da se potpuno isključi njihova upotreba.

U organskoj proizvodnji kao zamena za nitrite i nitrate koriste se preparati dobijeni iz biljaka koji prirodno sadrže nitrate, kao što su nerafinisana morska so i prah dobijen


90

iz soka celera, spanaća i cvekle. Upotrebom ovih preparata zajedno s bakterijama koje redukuju nitrate u nitrite mogu se dobiti proizvodi s karakterističnom bojom salamurenih proizvoda od mesa i prihvatljivog mirisa i ukusa. Međutim, trenutna istraživanja ukazuju na to da ovi dodaci ne mogu uspešno da kontrolišu rast Clostridium botulinum. Upotreba prirodnih antimikrobnih jedinjenja je moguća, ali zbog širokog spektra antimikrobne aktivnosti nitrite nije moguće zameniti jednom supstancom, već kombinacijom više njih. Tako npr. kombinacija EDTA,f lizozima (lysozyme), ulja ruzmarina i origana efikasno suzbija rast gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija u pilećem mesu na +4° C. Takođe, kombinacija nizina i ulja origana inhibira rast salmonela u mlevenom ovčijem mesu. Dodatkom i kombinovanjem prirodnih antioksidanasa kao što su tokoferoli, jedinjenja iz ulja ruzmarina i origana, karnozina i anserina (koji potiču iz mesa) može se usporiti oksidacija masti i nastanak užeglosti.

Međutim, zbog toga što nitriti ostvaruju višestruk uticaj na proizvode od mesa – uticaj na boju, antimikrobno i antioksidativno dejstvo i uticaj na formiranje mirisa i ukusa – nemoguće je naći jednu supstancu koja će imati isti ili bar sličan uticaj, već je njihova zamena ograničena upotrebom većeg broja supstanci i promenom uslova za njihov optimalan uticaj, što usložava proces salamurenja.

Budući da je unos nitrita preko proizvoda od mesa više stotina puta manji od letalne doze i da oni ne predstavljaju jedini i dominantan izvor nitrita koji se unese, upotreba nitrata i nitrita u preradi mesa je opravdana i potrebna. Opravdanost njihove upotrebe ne ogleda se samo u značajnom uticaju na senzorni kvalitet proizvoda od mesa (boja, miris i ukus), već i na značajan uticaj na održivost proizvoda od mesa, pre svih termički tretiranih proizvoda, a naročito kao najznačajniji faktor u kontroli rasta i produkcije toksina bakterije Clostridium botulinum. Kontrolisana upotreba nitrita i podesno postupanje pri pripremi salamurenih proizvoda od mesa za konzumiranje može negativan uticaj nitrita smanjiti na najmanji mogući nivo.

4.2.6 Askorbinska kiselina i askorbati

Askorbinska kiselina (E300) i natrijum-askorbat (E301), izoaskorbinska (eritorbinska) kiselina (E315) i natrijum-izoaskorbat (E316) značajni su antioksidansi u preradi mesa. Askorbinska kiselina (L-askorbinska kiselina) i izoaskorbinska kiselina su stereoizomeri, sličnih hemijskih svojstava, ali se razlikuju po biološkoj aktivnosti, jer askorbinska kiselina poseduje aktivnost vitamina C. Značajne su za formiranje i stabilnost boje salamurenog mesa, smanjuju sadržaj N-nitrozoamina, deluju antimikrobno i antioksidativno.

One učestvuju u nastanku boje salamurenog mesa (ubrzavaju nastanak NO) i održavaju njenu stabilnost u gotovim proizvodima. Salamureni proizvodi od mesa s dodatkom askorbata/izoaskorbata imaju intenzivniju (prihvatljiviju), uniformniju i stabilniju boju od salamurenih proizvoda kojima ova jedinjenja nisu dodata. U

f – Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)

91

tehnološkom smislu nema razlike između askorbinske kiseline/askorbata i izoaskorbinske kiseline/izoaskorbata osim što askorbati pokazuju jače antioksidativno dejstvo, pa je potrebno oko 10% više izoaskorbata da bi se ostvario isti uticaj na stabilizaciju boje. U proizvodnji salamurenih proizvoda od mesa, naročito u pripremi salamure, više se koriste soli askorbinske/izoaskorbinske kiseline. Naime, jednoprocentni vodeni rastvori ovih kiselina imaju pH vrednost 2,8–3,1, a pri tim uslovima dolazi do brze redukcije i samim tim gubitka nitrita u mesnom sistemu, odnosno salamuri. S druge strane, vodeni rastvori askorbata ili izoaskorbata imaju višu pH vrednost (5,5–8,0), pa su reakcije redukcije nitrita u NO sporije i nastala boja je intenzivnija i stabilnija. Promena boje površine salamurenih proizvoda od mesa pri svetlu u maloprodaji je sporija kod salamurenih proizvoda sa askorbatima/eritorbatima jer oni održavaju redukujuće uslove (neutrališu ili deaktiviraju pri tim uslovima nastale peroksidne radikale) i tokom procesa salamurenja omogućavaju veći stepen konverzije pigmenata mesa u stabilniji nitrozohemohromegen. Treba istaći da u prisustvu kiseonika i svetlosti askorbati ubrzavaju diskoloraciju salamurenog termički netretiranog mesa. Askorbati i eritorbati su efikasni i u stabilizaciji boje svežeg mesa jer sprečavaju oksidaciju mioglobina, ali njihova upotreba za ovakve namene nije dozvoljena.1, 7, 25

Prisustvo askorbata/izoaskorbata u salamurenim proizvodima od mesa blokira nastanak N-nitrozoamina čak i tokom prženja salamurene slanine.7

Askorbati/izoaskorbati pojačavaju antimikrobni efekat nitrita prema Clostridium botulinum. Inhibitorni efekat postignut sa 200 ppm (mg/kg) nitrita moguće je postići sa 50 ppm nitrita i 200 ppm askorbata. Međutim, veće količine askorbata/izoaskorbata ubrzavaju smanjenje sadržaja rezidualnog nitrita i umanjuju njegov antimikrobni uticaj.3, 9

Askorbati/izosakorbati imaju sinergično dejstvo s polifosfatima u prevenciji oksidacije masti u salamurenim proizvodima od mesa i na taj način posredno učestvuju u nastanku mirisa i ukusa ovih proizvoda.7

Askorbinska kiselina i natrijum-askorbat upotrebljavaju se quantum satis, dok je upotreba izoaskorbinske kiseline i natrijum-izoaskorbata Pravilnikom o prehrambenim aditivima ograničena na 500 mg/kg. Askorbati/izoaskorbati obično se dodaju u količinama od 200–500 ppm (0,02–0,05%).


92

4.2.7 Organske kiseline i njihove soli

U preradi mesa upotrebljavaju se različite organske kiseline kratkog lanca i njihove soli: limunska kiselina i citrati (E 330–333), mlečna kiselina i laktati (E270, E325–327), sirćetna kiselina i acetati (E260–263), benzoeva kiselina i benzoati (E210–219), sorbinska kiselina i sorbati (E200–203), kao i glukono-delta-lakton (E575). Upotrebljavaju se uglavnom quantum satis. Organske kiseline i njihove soli imaju višestruki uticaj: imaju antimikrobno dejstvo, dodaju se kao regulatori kiselosti, sekvestranti i povećavaju sposobnost vezivanja vode i emulgovanja masti u proizvodima od mesa.

Antimikrobni efekat imaju i kiseline i njihove soli. Nedisosovani oblik organskih kiselina može da prođe barijeru ćelijske membrane bakterije i inhibira metaboličke procese u ćeliji. Antimikrobna aktivnost organskih kiselina zavisi od pH vrednosti. Kako se pH vrednost približava vrednosti pKa, antimikrobni efekat organskih kiselina je izraženiji, tako da u uslovima koji preovladavaju u mesnom sistemu (pH 4,5–6,5) sirćetna kiselina (pKa = 4,75) i sorbinska kiselina (pKa = 4,76) imaju jači antimikrobni efekat od mlečne kiseline (pKa = 3,86) i limunske kiseline (pKa = 3,08). Antimikrobni efekat laktata ogleda se i u njihovoj sposobnosti da smanje aw vrednost. Organske kiseline liposolubilnih svojstava (sorbinska kiselina) imaju jače antimikrobno dejstvo jer mogu da prođu kroz lipidni sloj ćelijske membrane bakterija. Vodeni rastvori (2–5%) mlečne, sirćetne i limunske kiseline mogu se koristiti u dekontaminaciji trupova zaklanih životinja. Ove kiseline i njihove soli antimikrobno deluju na razne gram-pozitivne i gram-negativne bakterije i plesni. Njihov uticaj je izraženiji kada se koriste u kombinaciji s drugim organskim kiselinama i antimikrobnim agensima. Tako natrijum i kalijum acatet/diacetat zajedno s natrijum/kalijum laktatom mogu uspešno da kontrolišu rast Listeria monocyitogenes u proizvodima od mesa. Ali organske kiseline i njihove soli na koriste se da bi sprečile rast jedne određene bakterije, već da produže opštu održivost proizvoda jer deluju inhibitorno i na druge patogene bakterije i izazivače kvara, kao što su Escherichia coli, Staphilococcus aureus, Campylobacter spp., Salmonella spp., Pseudomonas spp., Yersinia spp. i druge.25, 31

Limunska kiselina deluje kao sekvestrant jer gradi helatna jedinjenja s metalnim jonima (Ca2+, Mg2+, Fe2+) i tako odlaže oksidaciju lipida koju katališu ovi joni, ali i time narušava homeostazu pojedinih bakterija.31

Mlečna i sirćetna kiselina i njihove soli mogu da utiču na sposobnost vezivanja vode. Citrati deluju slično kao fosfati: citratni anjon kida veze dvovalentnih metala s lancima proteina, aktin i miozin se oslobađaju iz akto-miozina, povećava se kapilarni prostor između lanaca proteina. Takođe, citrati i laktati favorizuju bubrenje i rastvaranje kolagena u perimizijumu i endomizijumu. Laktati i citrati u količini do 0,5% povećavaju sposobnost vezivanja vode i smanjuju kalo toplotne obrade, ali laktati deluju negativno na sposobnost vezivanja vode u prisustvu natrijum-hlorida.14, 21

93

U proizvodnji fermentisanih kobasica kao regulator kisleosti koristi se glukono-delta-lakton (GDL). Upotrebljava se quantum satis, a obično se u nadev fermentisanih kobasica dodaje u količini 0,5–1% – 1 g GDL-a po kilogramu proizvoda smanjuje pH za 0,1. Glukono-delta-lakton se u vodenoj sredini hidrolizuje u glukonsku kiselinu i u vremenu od nekoliko sati progresivno snižava pH vrednost i utiče na nastanak nitrozil-mioglobina. Više temperature ubrzavaju hidrolizu GDL-a, ubrzava se pad pH vrednosti i inhibira se rast bakterija koje učestvuju u fermentaciji i zrenju, što može nepovoljno uticati na miris i ukus fermentisanih kobasica. Dodatak većih količina GDL-a može da uzrokuje pojavu gorkog ukusa i razvoj pojedinih vrsta laktobacila koje stvaraju perokside, što utiče na pojavu užeglosti i ima negativan efekat na stabilnost boje.25, 32

4.2.8 Ugljeni hidrati

U proizvode od mesa najčešće se dodaju glukoza (dekstroza), laktoza, saharoza i skrob.

Šećeri (monosaharidi i disaharidi) u proizvodnji fermentisanih kobasica dodaju se u količini do 1% (zavisi od grupe šećera, vrste kobasica, proizvodnih uslova) kao supstrat za fermentaciju (videti poglavlje Fermentacija), dok se u ostale proizvode od mesa dodaju da ublaže slan ukus kuhinjske soli i gorak ukus nitrata. Glukoza i saharoza utiču na smanjenje aw u proizvodima od mesa kao što je kuvana šunka. Takođe, redukujući šećeri (glukoza, fruktoza, laktoza) doprinose uspostavljanju redukujućih uslova, što pomaže nastanku nitrozil-pigmenata, a imaju ulogu i u prevenciji njihove oksidacije.3, 7

Skrob je rezervna supstanca biljaka, nagomilava se u biljnim organima (krtole, seme) u obliku skrobnih zrnaca i predstavlja izvor energije pri klijanju i početnom rastu biljaka. Skrob predstavlja smešu dvaju polisaharida (slika 4.7) različitih fizičko-hemijskih svojstava:

• Amiloza – linearni polisaharid (u prirodnom skrobu 20–30%) sastoji se od većeg broja glukozidnih jedinica (200–15.000) međusobno povezanih 1,4-α-glukozidnim vezama. Lako se rastvara u vodi i daje slaboviskozne rastvore.

• Amilopektin – razgranati polisaharid (u prirodnom skrobu 70–80%), glukozne jedinice su u lancu međusobno povezane 1,4-α-glukozidnim vezama, a na mestima račvanja (na svakih 30–40 glukoznih jedinica) 1,6-α-glukozidnim vezama. Slabo se rastvara u vodi, zagrevanjem u vodi daje viskozne rastvore i utiče na elastičnost skrobnih gelova.


94

AmilopektinAmilopektin

Amiloza Amiloza

▲ Slika 4.7. Struktura skroba

Skrob se najčešće dobija iz krompira (Evropa) i kukuruza (Severna Amerika), ali i iz pšenice, pirinča i tapioke. Rafinisani skrob je fin, beo prah sastavljen od skrobnih granula, a može da sadrži proteine, lipide, mineralne materije i vlagu u zavisnosti od izvora skroba i postupka proizvodnje.33

Zagrevanjem u vodi zrna skroba počinju da bubre usled vezivanja vode na njihovoj površini (adsorpcija), daljim zagrevanjem voda prodire unutar granula (apsorpcija), a veličina granula se povećava za nekoliko puta, čime otpočinje proces geliranja. Temperatura geliranja zavisi od vrste skroba i za većinu skrobova se kreće u intervalu 60–80° C (krompirov 59–68° C, kukuruzni 62–72° C). Postepenim hlađenjem nastaju gelovi. 34

Funkcionalnost prirodnih (nativnih) skrobova u pogledu otpornosti prema termičkom tretmanu, pritisku i nižih pH vrednosti, kao i u pogledu stabilnosti u uslovima hlađenja zamrzavanja/otapanja ograničena je. Zbog toga i zbog poboljšanja

95

drugih funkcionalnih svojstava (npr. sposobnost emulgovanja) nativni skrobovi se podvrgavaju različitim tretmanima (fizički i hemijski), čime se dobijaju modifikovani skrobovi.33, 34

Fizički postupci modifikacije podrazumevaju upotrebu i kombinovanje različitih fizičkih postupaka (sušenje, tretman toplotom, mešanje), bez upotrebe hemijskih agensa, čime se dobijaju skrobovi otporniji na uticaj toplote, pritiska, nižih pH vrednosti, zamrzavanja/otapanja. Ovim postupcima dobijaju se hladno bubreći skrobovi (bubre u kontaktu s vodom i na niskim temperaturama), umreženi skrobovi i dr. Skrobovi dobijeni na ovaj način nemaju oznaku E i deklarišu se kao „modifikovani skrob”.33, 34

Hemijski postupci modifikacije podrazumevaju upotrebu određenih hemijskih agensa s ciljem uspostavljanja bočnih veza (umrežavanje), zamene određenih grupa i dobijanja većih molekula. Fosforil-hlorid (PClO3) najčešće se koristi kao agens za uspostavljanje bočnih veza. Takođe, primenjuju se i postupci supstitucije kojima se u strukturu skroba uvršćuje alkil ili hidroksipropil grupa. Dobijeni skrobovi su otporniji na toplotu, nižih pH vrednosti i zamrzavanja/otapanja od nativnih skrobova. Skrobovi dobijeni na ove načine imaju oznaku E (npr. monoskrobfosfat [E1410], diskrobfosfat [E1412], acetilovani skrob [E1420] i dr).33, 34

Skrob (skrobovi) dodaje se u proizvode od mesa da poboljša sposobnost vezivanja vode, spreči izdvajanje vode (sinerezis), poveća stabilnost emulzije i poboljša teksturu proizvoda. Dakle, srobovi deluju kao stabilizatori, zgušnjivači i emulgatori. Dodaju se konzervama od mesa u komadima, konzervama od usitnjenog mesa, kuvanim i barenim kobasicama, dimljenim (injektovanim) proizvodima. Skrobovi se upotrebljavaju quantum satis, a obično se dodaju u količini 1–4%, u zavisnosti od vrste skroba i proizvoda.

4.2.9 Proteinski dodaci

U preradi mesa s ciljem poboljšanja sposobnosti vezivanja vode i smanjenja sinerezisa, stabilnosti emulzije i dobijanja proizvoda željenih senzornih svojstava upotrebljavaju se različiti proteinski dodaci biljnog i životinjskog porekla.

4.2.9.1 Proteinski dodaci biljnog poreklaProteini soje su najčešći proteinski dodaci biljnog porekla koji se dodaju proizvodima

od mesa. Primenom različitih postupaka prerade dobijaju se sojino brašno i griz (obično do 50% proteina u suvoj materiji), koncentrati proteina soje (~70% proteina u suvoj materiji) i izolati proteina soje (≥ 90% proteina u suvoj materiji) u obliku ljuspica i granula. Najčešće se u preradi mesa upotrebljavaju koncentrati i izolati proteina soje. Budući da lanci proteina soje imaju i hidrofilne i lipofilne grupe, koncentrati i izolati proteina soje imaju dobru sposobnost vezivanja vode i dobre emulgujuće sposobnosti. Funkcionalnost proteina soje u usitnjenim proizvodima od


96

mesa (npr. barene kobasice) može se poboljšati hidracijom pre dodavanja (niži stepen hidracije – čvršći proizvod) ili emulgovanjem pre dodavanja (mast, voda i proteini soje se fino usitne i mešaju u kuteru). Izolati proteina soje učestvuju u formiranju gela koji sprečava izdvajanje vlage i masti i smanjuje kalo toplotne obrade. Hidrirani izolati proteina soje najčešće se dodaju emulgovanim kobasicama (barene i kuvane kobasice) u količini do 3% (na gotov proizvod), a mogu se dodati i u manjim količinama u zavisnosti od ostalih dodataka sa sličnim tehnološkim svojstvima. Prilikom pravljenja salamurenih proizvoda od mesa vlažnim postupkom injektovanja pri većem stepenu injektovanja (≥ 25%), pored kuhinjske soli i fosfata, dodavanje proteinskih dodataka, skroba i hidrokoloida, samih ili u kombinaciji, omogućiće da se dodata voda veže i spreči sinerezis tokom skladištenja. U zavisnosti od stepena hidracije i prisustva drugih dodataka (skroba i hidrokoloida), može se dodati 2–4% (na masu mesnog dela) izolata proteina soje pri izradi proizvoda kao što su dimljeni proizvodi od mesa (dimljena šunka) i konzerve od mesa u komadima (kuvana šunka i slični proizvodi s nazivom „šunka”). Izolati proteina soje (hidrirani ili preemulgovani) mogu se koristiti kao zamena za mast u emulgovanim i fermentisanim kobasicama. Ako se dodaju u većim količinama, proteini soje mogu negativno uticati na formiranje gela i samim tim na teksturu gotovog proizvoda.35, 36

Proteini graška u obliku brašna, koncentrata i izolata (do 90% proteina) koriste se pri proizvodnji različitih proizvoda od mesa da bi poboljšali senzorni kvalitet ili kao zamena za masno tkivo u proizvodima sa smanjenim sadržajem masti. Oni vezuju vodu i smanjuju kalo toplotne obrade, poboljšavaju stabilnost emulzije i odlažu pojavu užeglosti.36

U preradi mesa koriste se i drugi dodaci kao izvori biljnih proteina – proteini pšenice, kukuruza, pirinča, krompira i dr. Oni pozitivno utiču na sposobnost vezivanja vode, čvrstinu i sočnost proizvoda, smanjuju kalo toplotne obrade i sinerezis.

4.2.9.2 Proteinski dodaci životinjskog poreklaKrv se vekovima širom sveta koristi pri pravljenju pojedinih proizvoda od mesa,

kao što su krvavice. Tokom klanja goveda i svinja dobija se oko 3–4% krvi, a budući da ona sadrži 17–18% proteina, može da predstavlja značajnu sirovinu za proizvodnju proteina. Separacijom krvi dobijaju se krvna plazma (60–80%) i krvne ćelije (20–40%). Precipitacijom fibrinogena i njegovim izdvajanjem iz plazme dobija se krvni serum, a iz njega daljim postupcima albumin i globulini. Krv i krvne ćelije zbog negativnog uticaja na boju i ukus i potencijala da ubrzaju oksidaciju masti (sadrže Fe2+) imaju ograničenu upotrebu. S druge strane, proteini krvne plazme i njenih frakcija imaju širu primenu. Proteini krvne plazme poseduju nekoliko značajnih funkcionalnih svojstava: dobro su rastvorljivi u pH intervalu 5–8, imaju sposobnost geliranja i emulgovanja. Geliranje zavisi od temperature i vremena toplotne obrade, pH vrednosti i koncentracije proteina krvne plazme. Iako geliranje počinje na oko 70°

97

C, na temperaturama oko 90–95° C formiraju se čvršći gelovi, što proteine krvne plazme čini pogodnim za proizvodnju sterilisanih konzervi od mesa. Duže vreme toplotne obrade i veće količine proteina takođe povećavaju čvrstinu gelova. Na višim pH vrednostima gelovi su tvrđi, elastičniji i bolje zadržavaju vodu. Proteini krvne plazme dodaju se kao gelovi (do odnosa protein:voda = 1:10) ili u obliku praha, 0,5–2% u nadevu, u zavisnosti od ostalih sastojaka i željenih karakteristika proizvoda. Uglavnom se koriste u proizvodnji kobasica (barene i kuvane), a u većoj količini mogu negativno da utiču na ukus proizvoda.36, 37

U barene i kuvane kobasice (i druge usitnjene proizvode od mesa), da bi se stabilizovala emulzija i popravila tekstura, stavljaju se dodaci na bazi kolagena. Oni se dobijaju primenom različitih postupaka najčešće iz kože i kostiju. Njihova upotreba je ograničena jer je maksimalan udeo kolagena u ukupnim proteinima ograničen nacionalnim pravilnicima.

Proteini jaja dobijeni iz celog jajeta ili belanca mogu se koristiti da bi poboljšali stabilnost emulzije, sposobnost vezivanja vode i smanjili sinerezis i kao zgušnjivači. Koriste se i kao zamena za mast u proizvodima sa smanjenim sadržajem masti, a uz to imaju i visoku nutritivnu vrednost.36

U proizvodnji barenih i kuvanih kobasica mogu se koristiti i proteini mleka – kazeinati, kao i proteini surutke. Kazeinati (najčešće se koristi natrijum-kazeinat) ne geliraju se tokom toplotne obrade, ali utiču na stabilnost emulzije i senzorna svojstva proizvoda. Proteini surutke se najčešće dodaju kao koncentrati (35–80% proteina) i izolati (> 90% proteina). Zbog hidrofilnih i hidrofobnih grupa proteini surutke imaju dobra emulgujuća svojstva, a takođe vezuju vodu i doprinose smanjenju kala toplotne obrade i sinerezisa.36

4.2.10 Hidrokoloidi

Hidrokoloidi su polisaharidi velikih molekula, najčešće nesvarljivi u digestivnom sistemu ljudi. Dobijeni su ekstrakcijom iz morskih algi (karagenani E407 i alginati: natrijum E401, kalijum E402, amonijum E 403 i kalcijum E404), biljaka (guar guma E412) ili fermentacijom kolagena (ksantan guma E415). Uglavnom se koriste u malim količinama da bi povećali prinos, smanjili sinerezis i poboljšali teksturu i narezivost proizvoda s većom količinom dodate vode. Koriste se, dakle, kao stabilizatori, zgušnjivači i sredstva za želiranje.34, 38

U industriji mesa od hidrokoloida najčešće se koristi karagenan. Karagenan je izgrađen od galaktoznih jedinica (s bočnim sulfatnim grupama i bez njih) međusobno povezanih naizmeničnim α (1,3) i β (1,4) glukozidnim vezama. Bočne sulfatne grupe pojedinih galaktoznih jedinica značajne su za vezivanje vode i geliranje karagenana. Karagenan se koristi u obliku žućkastog ili belog praha koji rastvaranjem u vodi daje viskozne rastvore.


98

Postoje tri tipa karagenana: kapa, jota i lambda karagenan, čija su svojstvaprikazana u tabeli 4.4. Kapa karagenan se potpuno rastvara na temperaturi 60–65° C, a posle hlađenja formira jake i krute gelove koji tokom vremena pokazuju tendenciju otpuštanja vode (sinerezis). Jota karagenan (potpuno rastvoren na 50–55° C) gradi manje čvrste i elastičnije gelove od kapa karagenana, koji su stabilni tokom hlađenja i smrzavanja/otapanja. Lambda karagenan se ne pretvara u gel i koristi se kao zgušnjivač u sosevima i prelivima.34, 38 Tabela 4.4. Karakteristike različitih tipova karagenana34

Molekulskamasa

Jačinagela

Viskozitetrastvora Sinerezis Elastičnost

κ-karagenan mala velika mali veliki malaι-karagenan srednja srednja srednji srednji srednjaλ-karagenan velika ne gelira veliki mali velika

U industriji mesa koriste se različiti blendovi (smeše) koji sadrže kombinaciju kapa i jota karagenana (u zavisnosti od željenog uticaja) i drugih sastojaka, kao što su KCl (potreban za geliranje kapa karagenana), NaCl, šećeri i drugi hidrokoloidi (ksantan i guar guma). Količine karagenana koje se koriste zavise od kvaliteta karagenana (rafinisani ili polurafinisani) i dodate količine vode (ekstenzije). Rafinisani karagenan (E407) sadrži manje nerastvorljivih materija (1–3%) od polurafinisanog karagenana (E407a), koji sadrži do 15%, i daje prozračne i elastičnije gelove od polurafinisanog karagenana. Obično se dodaju u količini do 1% (u odnosu na masu mesa), dok rafinisani karagenani postižu potreban efekat i u količini do 0,5%. Dodavanje većih količina (iznad optimalnih) neće dati bolje rezultate, a može negativno uticati na ukus proizvoda.34, 38

99

Pitanja 1. Šta je soljenje, a šta salamurenje mesa?2. Navesti postupke soljenja i salamurenja mesa.3. Šta je sposobnost vezivanja vode i od čega zavisi?4. Kako kuhinjska so utiče na sposobnost vezivanja vode?5. Kako polifosfati utiču na sposobnost vezivanja vode?6. Koji sastojci salamure imaju antimikrobni uticaj?7. Objasniti efekat upotrebe nitrita u salamurenju mesa.8. Šta je nitrozil-mioglobin i kako nastaje?9. Šta su nitrozoamini i kako nastaju?

10. Objasniti značaj askorbinske kiseline kod salamurenja mesa.11. Šta su hidrokoloidi?

Literatura 1. Sebranek JG, (2009). Basic Curing Ingredients, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionalityand Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 1–23. 2. Parthasarathy DK and BryanNS, (2012). Sodium nitrite: The ”cure” for nitric oxide insufficiency. Meat Science 92:274–279. 3. Vuković IK,(2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 4. Rahelić S, Joksimović J and Bučar F,(1980). Tehnologija prerade mesa (Tehnologija mesa 2). Tehnološki Fakultet Univeziteta u Novom Sadu, NoviSad. 5. Službeni list SCG 31/2005, (2005). Pravilnik o kvalitetu i drugim zahtevima za so za ljudsku ishranu iproizvodnju namirnica. 6. Shahidi F and Samaranayaka AGP, (2004). CURING | Brine, in Encyclopedia of MeatSciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 366–374. 7. Gray JI and Pearson AM, (1984). Cured MeatFlavor, in Advances in Food Research, ed. by C.O. Chichester EMM and Schweigert BS. Academic Press, pp 1–86.8. Honikel KO, (2010). Curing, in Handbook of Meat Processing. Wiley-Blackwell, pp 125–141. 9. Jay JM, Loessner MJ and Golden DA, Modern food microbiology. http://site.ebrary.com/id/10229285. 10. Alzamora SM, TapiaMS, López-Malo A and Welti-Chanes J, (2003). The control of water activity, in Food Preservation Techniques,ed. by Bøgh-Sørensen L and Zeuthen P. Woodhead Publishing, pp 126–153. 11. Desmond E, (2006). Reducingsalt: A challenge for the meat industry. Meat Science 74:188–196. 12. Albarracín W, Sánchez IC, Grau R andBarat JM, (2011). Salt in food processing; usage and reduction: a review. International Journal of Food Science& Technology 46:1329–1336. 13. Hughes JM, Oiseth SK, Purslow PP and Warner RD, (2014). A structuralapproach to understanding the interactions between colour, water-holding capacity and tenderness. Meat

RezimeSoljenje i salamurenje jedan je od najstarijih postupaka konzervisanja mesa. Ljudi su u početku nesvesno pri soljenju mesa koristili nitrate i nitrite, da bi se tek krajem 19. i početkom 20. veka definisali njihov značaj i upotreba. Danas pored kuhinjske soli i nitrata/nitrita u sastav salamure ulaze i polifosfati, askorbinska kiselina/askorbati, skrob, hidrokoloidi, organske kiseline i njihove soli, proteinski preparati i dr. Komponente salamure utiču na nastanak i održivost senzornih svojstava salamurenog mesa: boju, mekoću, sočnost, miris i ukus. Pored senzornih svojstava, pojedine komponente salamure, kao što su kuhinjska so, nitriti, organske kiseline imaju izražen antimikrobni uticaj i doprinose bezbednosti i održivosti salamurenih proizvoda od mesa.


100

Science 98:520–532. 14. Brewer MS, (2004). CHEMICAL AND PHYSICAL CHARACTERISTICS OF MEAT | Water-Holding Capacity, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 242–249. 15. Rede RR and Petrović LS, (1997). Tehnologija mesa i nauka o mesu. Tehnološki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad. 16. Xiong YL, (2004). Muscle proteins, in Proteins in Food Processing, ed. by Yada R. Woodhead Publishing, pp 100–122. 17. Puolanne E and Peltonen J, (2013). The effects of high salt and low pH on the water-holding of meat. Meat Science 93:167–170. 18. Puolanne E and Halonen M, (2010). Theoretical aspects of water-holding in meat. Meat Science 86:151–165. 19. Barbut S, (2014). Texture, in Handbook of Fermented Meat and Poultry. John Wiley & Sons, Ltd, pp 207–215. 20. Mills E, (2004). ADDITIVES | Functional, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 1–6. 21. Cheng Q and Sun DW, (2008). Factors affecting the water holding capacity of red meat products: a review of recent research advances. Crit Rev Food Sci Nutr 48:137–159. 22. Wittenberg JB and Wittenberg BA, (2003). Myoglobin function reassessed. Journal of Experimental Biology 206:2011–2020. 23. Anonymous, The Chemistry of Hemoglobin and Myoglobin. http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1biochem/blood3.html [pristupljeno 19/02 2016]. 24. Cornforth DP and Jayasingh P, (2004). CHEMICAL AND PHYSICAL CHARACTERISTICS OF MEAT | Colour and Pigment, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 249–256. 25. Feiner G, (2008). Meat products handbook: Practical science and technology. Woodhead Pub.[u.a.], Cambridge. 26. EFSA, (2003). The effects of Nitrites/Nitrates on the Microbiological Safety of Meat Product. The EFSA Journal 14:1–31. 27. Honikel K-O, (2008). The use and control of nitrate and nitrite for the processing of meat products. Meat Science 78:68–76. 28. Honikel KO, (2004). CHEMICAL ANALYSIS FOR SPECIFIC COMPONENTS | Curing Agents, in Encyclopedia of Meat Sciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 195–201. 29. Sindelar JJ and Milkowski AL, (2012). Human safety controversies surrounding nitrate and nitrite in the diet. Nitric Oxide 26:259–266. 30. Demeyer D, Mertens B, De Smet S and Ulens M, (2015). Mechanisms Linking Colorectal Cancer to the Consumption of (Processed) Red Meat: A Review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition:00–00. 31. Simpson CA and Sofos JN, (2009). Antimicrobial Ingredients, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 301–377. 32. Leroy F and De Vuyst L, (2009). Fermentation and Acidification Ingredients, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 227–252. 33. Joly G and Anderstein B, (2009). Starches, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 25–55. 34. Feiner G, (2008). Meat products handbook : practical science and technology. Woodhead Pub.[u.a.], Cambridge. 35. Egbert WR and Payne CT, (2009). Plant Proteins, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 111–129. 36. Jiménez Colmenero F, (2004). CHEMISTRY AND PHYSICS OF COMMINUTED PRODUCTS | Non–Meat Proteins, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 271–278. 37. Tarté R, (2009). Meat-Derived Protein Ingredients, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 145–171. 38. Mills E, (2004). ADDITIVES | Extenders, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 6–11.

101

KISELJENJE5Cilj ovog poglavlja jeste upoznavanje čitaoca s metodom konzervisanja mesa koja se zasniva na smanjenju pH vrednosti, kao i s njenim uticajem na prisutnu mikrofloru, pa time i na održivost mesa, ali i na važne efekte koje promena pH vrednosti ima na sposobnost vezivanja vode i senzorna svojstva mesa, izborom i mogućnostima pojedinih sredstava koja se u tu svrhu koriste, tehnologijom aplikacije i najvažnijim grupama proizvoda u čijoj se proizvodnji koriste.

Termin kiseljenje lakše je povezati s namirnicama biljnog porekla, pre svega s povrćem, ali se često koristi i pri konzervisanju namirnica životinjskog porekla. U industriji mesa uobičajeno je pri proizvodnji nekih poluproizvoda od mesa kao što su marinade, kao i pri proizvodnji fermentisanih kobasica.

Kiseljenje ima za posledicu smanjenje pH vrednosti mesa ili proizvoda od mesa. U hemijskom smislu meso je vrlo kompleksan supstrat, pre svega zbog prisutnih proteina koji su amfolitna jedinjenja (u kiseloj sredini ponašaju se kao baze, a u baznoj kao kiseline). Proteini mesa imaju veliki puferni kapacitet, pa kiseljenje mesa, kao i mleka, ne rezultira linearnim padom pH vrednosti na način kakav se dešava pri kiseljenju povrća. Pri konstantnom dodavanju kiseline mesu pad pH vrednosti je na početku spor, a tek kasnije se ubrzava i dobija gotovo linearan tok.

U industriji mesa se veoma često, ili gotovo uvek, manipuliše pH vrednošću, bilo da se ona podiže, bilo da se spušta. Ova vrednost ima uticaj na sva funkcionalna i neka senzorna svojstva, a on je najjači u pogledu sposobnosti vezivanja vode – SVV1 (grafikon 5.1). SVV je najmanja pri izoelektričnoj tački proteina mesa (pH = 5,4 je izoelektrična tačka [IET] miozina)

5. KISELJENJE

102

Ude

o ve

zane

vod

e u

odno

su n

a m

asu

mes

a %

pH1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

5,440

50

60

70

80

90

100

110

120

130

▲ Grafikon 5.1. Promena sposobnosti vezivanja vode mesa u zavisnosti od promene pH vrednosti

Pomeranje pH vrednosti u kiselom pravcu rezultira povećanjem SVV-a mesa, ali ono je nešto manje u poređenju s povećanjem pH vrednosti ili pomeranjem ka baznim vrednostima (Videti poglavlje 4, Soljenje i salamurenje).

Već smo pomenuli da se smanjenje pH vrednosti redovno koristi pri proizvodnji marinada i fermentisanih kobasica (kiseljenje), dok se pH povećava kad mesu dodajemo polifosfate ili hidrokarbonate s ciljem da povećamo njegovu SVV. O uticaju polifosfata na meso bilo je govora u okviru poglavlja 4, Soljenje i salamurenje.

Kiseljenje, ili pad pH vrednosti, ima višestruko dejstvo na meso i utiče na:

• letalni efekat temperature,

• održivost,

• SVV,

• ukus,

• mekoću.

5.1 UTICAJ pH VREDNOSTI NA LETALNI EFEKAT TEMPERATUREKiselost sredine ima veliki uticaj na termorezistentnost mikroorganizama i može

se smatrati značajnijim faktorom nego što su sadržaj masti, šećera, soli ili vode. Uopšteno se može reći da mikroorganizmi imaju najveću termorezistentnost na pH vrednostima koje su optimalne za njihov rast. Većina sporogenih, kao i većina patogenih bakterija ima optimum rasta u neutralnoj sredini, pa je i njihova termorezistentnost najveća pri pH ≈ 7. Kvasci su najotporniji pri pH 3,8–4.

Ova činjenica je važna u pogledu izbora visine temperature i ukupnog efekta sterilizacije namirnica, pa je uobičajeno da se namirnice dele u nekoliko grupa zavisno

103

od kiselosti. Ne postoji potpuna usaglašenost stavova različitih autora u koliko se grupa namirnice svrstavaju. Prema Verešu,2 dele se na četiri grupe:

Slabokisele (pH 5,3–7,0). Zbog niske koncentracije vodonikovih jona ove namirnice zahtevaju više temperature i duže zagrevanje u odnosu na one s većom kiselošću, pa se konzervišu režimom sterilizacije. Ove namirnice najčešće kvare mezofilne i termofilne bakterije, a tipični predstavnici su meso, riba, mleko, jaja, leguminoze, pečurke i kukuruz.

Srednjekisele (pH 4,5–5,5). Najvažniji kriterijum za grupisanje predstavlja pH = 4,5, što je i najniža vrednost na kojoj Clostridium botulinum može da stvara toksine. I za srednjekisele namirnice je potrebno primeniti više temperature i duže zagrevanje, odnosno sterilizaciju. U okviru ovih pH vrednosti nalaze se gotova jela, supe i sosovi.

Kisele (pH 3,7–4,5). U ovim namirnicama mogu se razvijati acidofilne bakterije, kvasci i plesni. S obzirom na malu termorezistentnost, ove mikroorganizme uništavaju i niže temperature, pa ih je moguće konzervisati kuvanjem. Predstavnici su: paradajz i većina voća.

Jako kisele (pH ispod 3,7). Potencijalni uzročnici kvara su slabo termorezistentni mikroorganizmi. Retko je prisutno kvarenje izazvano bakterijama, već su to najčešće kvasci ili plesni, pa se ove namirnice mogu konzervisati i temperaturama ispod 100°

C ili u režimu pasterizacije.

5.2 UTICAJ pH VREDNOSTI NA OSTALA SVOJSTVA MESAOdrživost namirnica zavisi od pH sredine i u slučaju kad se one dodatno ne

konzerviraju toplotom. Pri optimalnim uslovima pH sredine rast i metabolizam mikroorganizama su najintenzivniji. Svako udaljavanje ka baznom ili kiselom području usporava rast, a nakon dostizanja kritične vrednosti rast i aktivnost se zaustavljaju. Minimalna pH vrednost na kojoj se mogu razvijati uobičajeni patogeni mesa jeste između 4,0 i 5,0.Tabela 5.1. Optimum, maksimum i minimum pH rasta pojedinih patogenih mikroorganizama3

Mikroorganizam Maksimum pH Optimum pH Minimum pHClostridium botulinum 8,5–8,9 - 4,5

Listeria monocytogenes - 6–8 4,1–5,6

Yersinija enterocolitica - 7–8 4,1–5,1

Bacillus cereus 9,3 - 4,35–4,9

Clostridium perfrigens 8,5 6,0–7,5 5,0

Echerichia coli 9,0 - 4,5

Salmonella sp. 8,9 6,6–8,2 4,0–5,5

5. KISELJENJE

104

Ni pri istoj koncentraciji vodonikovih jona različite kiseline nemaju isti efekat.Recimo, na Bacillus coagulans najjači negativan efekat ima limunska kiselina, zatim mlečna, a najslabiji je efekat sirćetne kiseline.

Sposobnost vezivanja vode je jedno od najvažnijih tehnoloških ili funkcionalnih svojstava mesa. Već smo naveli da se njome gotovo uvek manipuliše, bilo da želimo da je povećamo zbog poboljšanja senzornih svojstava (mekoća i sočnost) i zbog ekonomskih efekata, bilo da je smanjimo kad meso i proizvode želimo lakše i brže da osušimo. Na SVV najlakše je uticati korekcijom pH vrednosti. Kada to činimo u pravcu ka izoelektričnoj tački, SVV se smanjuje, a kada se od nje udaljavamo i ka kiselom i baznom području, SVV se povećava.

Ukus mesa, kao i sve ostale hrane, menja se kad se ona zakiseljava. Ne samo da se pojačava osećaj kiselog ukusa već pad pH vrednosti pojačava i osećaj slanog ukusa.4

Mekoća mesa zavisi od njegove pH vrednosti. Naime, opadanje pH postmortem ima za posledicu povećanje mekoće mesa, što se dovodi u vezu sa intenzivnijom hidrolizom kolagena tokom toplotne obrade u kiselijoj sredini.5

5.3 KISELJENJE Kiseljenje u bukvalnom smislu reči koristi se u industriji mesa kad želi da se smanji

pH vrednost kobasica. Kao sredstvo za zakiseljavanje najčešće se koristi glukono-delta-lakton (D-glukono-1,5-lakton – GDL). To je ciklični estar glukonske kiseline koji se dobija fermentacijom glukoze. Neutralan je, ali hidrolizuje do glukonske kiseline, pri čemu je hidroliza na niskoj temperaturi 0–7° C veoma spora, ali se ubrzava s porastom temperature. Upravo na ovom svojstvu zasniva se njegova upotreba.

Pri izradi nadeva barenih kobasica GDL omogućava izradu stabilnog nadeva na višim pH vrednostima. Dozira se u nadev temperature ispod 15° C, pa tokom formiranja nadeva ne utiče na pH vrednost. Tek tokom toplotne obrade, na višim temperaturama, intenzivno hidrolizuje i spušta pH vrednost nadeva, što se povoljno odražava na formiranje nitrozil-pigmenata i stabilizaciju boje nadeva. Uz to utiče i na ukus proizvoda.

GDL se koristi i za proizvodnju fermentisanih kobasica, u čiji se nadev dodaje kad je temperatura nadeva niska, oko 0° C, pa je njegova hidroliza veoma spora. Tokom daljih faza proizvodnje temperatura se povećava do vrednosti 18–20° C, pa se hidroliza ubrzava i najčešće završava nakon 24 sata. Uobičajeno se GDL dozira u količini koja rezultira finalnom pH vrednošću između 4,8 i 5,2. Na ovim pH vrednostima stvaraju se mnogobrojne sekundarne veze između rastvorenih proteina mesa, što doprinosi međusobnom povezivanju partikula nadeva. Brzi pad pH vrednosti pozitivno se

105

odražava i na mikrobiološku sliku proizvoda, smanjujući mogućnost za rast patogenih mikroorganizama, kao i na ranije postizanje tehnološke zrelosti proizvoda.

5.4 MARINIRANJE Mariniranje je postupak u kome se meso ili riba tretiraju marinadama. Marinade

su smeše koje sadrže organske kiseline – sirćetnu, mlečnu, vinsku i limunsku, začine, povrće, enzime, šećere i aditive.

Marinade i mariniranje se najčešće povezuje s ribom. Korišćene su da se riba obično konzervira na kraće vreme i da se dobije proizvod specifičnog ukusa. Narodi uz obode Mediterana, Severnog mora i Baltika imaju bogatu tradiciju u mariniranju ribe, a naročito je popularna marinirana haringa. Uobičajeno se marinira divljač (pac ili pajc), čiji se komadi nekoliko dana pre pripreme potapaju u rastvor sirćeta, vina i začina (biber, lovor beli i crni luk, korenasto povrće) i drže se na hladnom mestu s ciljem da se poboljšaju senzorna svojstva mesa, a pre svega miris, ukus i mekoća.6

Danas se veoma često mariniraju i konvencionalna mesa: goveđe, svinjsko i pileće, takođe s ciljem da se poboljšaju senzorna svojstva. Mogućnost kombinovanja pri formiranju smeše marinade praktično je neograničen, pa je i izbor marinada ogroman.

Kao posledica prisustva jakih organskih kiselina pH marinada je najčešće između 3 i 4, pa njihov dodatak mesu, pored senzornih parametara, doprinosi i održivosti proizvoda.4

5. KISELJENJE

106

Pitanja 1. Kako se u zavisnosti od pH vrednosti menja SVV?2. Šta u pogledu SVV-a predstavlja izoelektrična tačka miozina?3. Koji je najvažniji kriterijum za grupisanje namirnica prema kiselosti?4. Koja je minimalna pH vrednost na kojoj se mogu razvijati uobičajeni patogeni mesa?5. Da li na istoj pH vrednosti različite organske kiseline imaju isti efekat?6. Koji aditivi se koriste za podizanje pH vrednosti?7. Koji se aditivi koriste za snižavanje pH vrednosti?8. Kako se u praksi koristi GDL?9. Šta je mariniranje?

Literatura 1. Sharedeh D, Gatellier P, Astruc T and Daudin J-D, (2015). Effects of pH and NaCl levels in a beef marinade onphysicochemical states of lipids and proteins and on tissue microstructure. Meat Science 110:24–31. 2. Vereš M, (1991). Osnovi konzervisanja namirnica. Naučna knjiga, Beograd. 3. Bunčić S, (2009). Ed.^Eds., Vodič za razvoji primenu preduslovnih programa i principa HACCP u proizvodnji hrane. Ministarstvo poljoprivrede, šumarstvai vodoprivrede Republike Srbije – Uprava za veterinu Beograd. 4. Yusop SM, O’Sullivan MG, Kerry JF and KerryJP, (2010). Effect of marinating time and low pH on marinade performance and sensory acceptability of poultry meat. Meat Science 85:657–663. 5. Aktaş N and Kaya M, (2001). Influence of weak organic acids and salts onthe denaturation characteristics of intramuscular connective tissue. A differential scanning calorimetry study.Meat Science 58:413–419. 6. Feiner G, (2006). Moisture-enhanced (case-ready) and marinated meat, in MeatProducts Handbook. Woodhead Publishing, pp 543–551.

RezimeČesto se previđa koliko se metoda kiseljenja primenjuje u industriji mesa. Praktično svakodnevno se manipuliše pH vednošću i u gotovo svakom tehnološkom procesu, a ona ima značajan uticaj na rezultate toplotne obrade koja se temperaturom i vremenom prilagođava kiselosti konzervisane namirnice. Kiseljenje negativno utiče na prisutnu mikrofloru i ima veliki uticaj na sposobnost vezivanja vode i senzorna svojstva mesa.

107

DIMLJENJE6Cilj ovog poglavlja jeste da se čitaoci upoznaju sa osnovnim principima i osnovama načina dobijanja dima. Takođe, poglavlje ima za cilj da prikaže fizičko-hemijska svojstva dima i uticaj jedinjenja dima na senzorna svojstva i održivost dimljenih proizvoda od mesa.

Dimljenje mesa i proizvoda od mesa, ribe i plodova mora (kao i hrane uopšte), uz soljenje i sušenje, smatra se jednim od najstarijih postupaka konzervisanja. Arheološka otkrića ukazuju na to da je upotreba dima pri pripremi hrane počela pre oko 90.000 godina, odnosno veruje se da je čovek dimljenje i sušenje počeo da koristi otkako je počeo da koristi i vatru. Prvi zapisi o postupcima dimljenja potiču iz 1573. godine i odnose se na preporuke o dimljenju soljenog mesa uz opis konstrukcije jednostavne komore za dimljenje. Danas se iz te jednostavne procedure dimljenje razvilo u kompleksan postupak konzervisanja mesa uz primenu više različitih postupaka dimljenja i kompleksnih komora.1

Tokom proizvodnje dima nastaju jedinjenja koja imaju antifungicidno i antibakterijsko dejstvo. Međutim, dimljenje, pored osnovne namene da produži održivost mesa i proizvoda od mesa (i hrane uopšte), značajno utiče na boju, miris i ukus hrane. Vekovima se dimljenje mesa i proizvoda od mesa obavljalo empirijski, a intenzitet dima i dužinu trajanja dimljenja određivali su lokalne navike, klima i resursi. Kao posledica toga postoji veliki broj raznovrsnih dimljenih proizvoda od mesa čija boja varira od zlatnožute do tamnobraon, a ukus od blagog do veoma izraženog na dim. Smatra se da se danas dimi 40–60% mesa i proizvoda od mesa.1, 2

Dimljenje se ne koristi samo kao postupak konzervisanja, već se soljeno i salamureno meso i proizvodi od mesa dime, a uz dimljenje i suše i/ili obrađuju toplotom, pa dimljenje, uz promene koje se javljaju tokom procesa unutar mesa ili na njegovoj površini, dodatno stabilizuje proizvod.

6. DIMLJENJE

108

6.1 PROIZVODNJA DIMADim se dobija pirolizom drveta – delimičnim sagorevanjem drveta bez kiseonika

ili u ograničenom prisustvu kiseonika. Za dobijanje dima uglavnom se upotrebljava tvrdo listopadno drvo, najčešće hrast i bukva, ali se za dobijanje specifične boje, ukusa i mirisa proizvoda koriste i druge vrste – orah, jasen i cer, uključujući i drveće bogato smolama (četinari).2

Prirodno drvo sadrži oko 20% vlage i oko 80% suve materije. Suvu materiju čine tri polisaharida: celuloza (50%), hemiceluloza (25%) i lignin (25%), čijim razlaganjem nastaju najznačajnija jedinjenja dima: kiseline i aldehidi iz celuloze i hemiceluloze i fenoli i katran iz lignina. Njihov sadržaj i međusobni odnos zavise od vrste drveta i sadržaja vlage u njemu, temperature sagorevanja i količine kiseonika. Između 50–70% suve materije drveta promeni se tokom pirolize u sastojke dima, dok je čvrsti ostatak više ugljenisan nego mineralizovan.1, 3, 4

Proces nastanka dima može se podeliti u dve faze:1

1. piroliza drveta kao primarna reakcija;

2. promene produkata pirolize u sekundarnim reakcijama: kondenzacija,polimerizacija, oksidoredukcija, nastanak cikličnih i policikličnih jedinjenja,kao i piroliza nastalih proizvoda sekundarnih reakcija.

Komponente drveta (celuloza, hemiceluloza i lignin) tokom sagorevanja se razlažu na različitim temperaturama, pa se piroliza može podeliti na četiri faze:1, 3

1. sušenje – temperature do oko 170° C;

2. piroliza hemiceluloze – temperature 200–260° C, nastaju aldehidi (bojapovršine proizvoda – Majardova reakcija) i karboksilne kiseline i furani kojiutiču na ukus;

3. piroliza celuloze – temperature 260–310° C, nastaju alifatične kiseline (ukusi antimikrobni efekat) i aldehidi (boja površine);

4. piroliza lignina – temperature 310–500° C, nastaju fenoli (ukus i antimikrobniefekat) i katran.

Smatra se da su optimalne temperature za sagorevanje između 350° i 500° C, dok na nižim ili višim temperaturama od optimalnih nastaju znatne količine neželjenih jedinjenja (kao što su policiklični aromatični ugljovodonici). Prisustvo kiseonika tokom sagorevanja, koji uzrokuje sekundarne reakcije promena produkata pirolize drveta, vrlo je značajno jer u tim reakcijama nastaju jedinjenja koja utiču na nastanak i razvoj mirisa i ukusa dimljenih proizvoda od mesa.1, 4

109

6.2 POSTUPCI DIMLJENJAU tradicionalnoj proizvodnji dim se najčešće dobija sagorevanjem drveta u

otvorenim ložištima, dok se u industrijskoj proizvodnji dobija u dimogeneratorima.

Dobijanje dima u otvorenim ložištima (slika 6.1), koja se često nalaze u komorama za dimljenje, obavlja se na višim temperaturama od optimalnih (oko 650° C), zbog prisustva kiseonika, pa se komadi drveta posipaju vlažnom strugotinom da bi se smanjila količina kiseonika u zoni pirolize.5

▲ Slika 6.1. Tradicionalno dimljenjeg

Visoke temperature sagorevanja utiču na stvaranje policikličnih aromatičnih ugljovodonika, jedinjenja s mutagenim i kancerogenim dejstvom. Kod takvog dimljenja može doći i do sagorevanja masti i proteina koji s proizvoda dospevaju na drvo, čime takođe nastaju nepoželjna jedinjenja.

S povećanjem industrijske proizvodnje ra zvijeno je više različitih tipova dimo generatora, smeštenih izvan komore za dim ljenje, u kojima se ostvaruju optimalni uslovi za dobijanje dima. U dimogeneratorima dim se dobija pirolizom komada drveta ili strugotine i potom prečišćava i uvodi u komoru za dimljenje. U zavisnosti od načina postupka dobijanja dima, postoje klasični, frikcioni, fluidizatori i dimogeneratori s parom.1, 5

U klasičnom dimogeneratoruh (slika 6.2) drvo, obično kao piljevina/strugotina ili komadići drveta, u porcijama pada na ploču koja se zagreva električnom strujom.

g izvor www.meatsandsausages.com

h izvor http://autotherm.de

dozer piljevinesa mešalicom

ploča sagrejačem

odvod dima

▲ Slika 6.2. Klasični dimogenerator1

6. DIMLJENJE

110

Piljevina/strugotina se vlaži pre dodavanja sa oko 20–30% vode kako se ne biprebrzo zagrejala i sagorela. Potom se zagreva na temperaturi 300–400° C da bi piroliza počela. Piroliza se obavlja bez prisustva kiseonika ili uz minimalnu količinu kiseonika. Temperatura sagorevanja se reguliše grejačem i/ili dotokom vazduha – ako se postignu temperature veće od zadatih, grejači se isključuju i redukuje sedotok vazduha. U reakcionom prostoru dimogeneratora u sekundarnim reakcijamaprodukata pirolize i kiseonika nastaju jedinjenja koja utiču na miris i ukus dima.1

Kod frikcionog dimogeneratorai (slika 6.3) piroliza se obavlja po principu suve destilacije, trenjem komada drveta o reljefnu površinu rotirajućeg valjka. Temperatura pirolize je oko 400° C, a dim se ventilatorom brzo odvodi iz ove zone, tako da se sekundarne reakcije odvijaju na nižim temperaturama, čime se smanjuje količina nepoželjnih jedinjenja. Temperatura se kontroliše naizmeničnim uključivanjem i isključivanjem rotacije valjka i jačinom pritiska drveta na valjak. Prednosti ovog postupka su brzina nastanka dima (nekoliko sekundi od puštanja u rad), kvalitet dima i lakša manipulacija drvetom i ostacima sagorevanja.1, 2

▲ Slika 6.3. Frikcioni dimogenerator

komad drveta

pepeljara

rotirajući valjak

U fluidizatorima se piroliza takođe obavlja po principu suve destilacije, a dim nastaje sagorevanjem suspenzije strugotine u struji vazduha ili inertnog gasa na temperaturi 300–400° C. Zbog složenosti, ovaj tip dimogeneratora nije našao primenu u industriji mesa.1, 5

Kod dimogeneratora s parom (slika 6.4) piroliza strugotine obavlja se u pregrejanoj pari (300–400° C), koja sadrži male količine kiseonika. Temperatura pirolize je viša od temperature pare jer je dobijeni dim sličnog sastava dimu dobijenom u otvorenim i izvor htt p://www.schwanapparatebau.de

111

ložištima. Pužastim transporterom se piljevina ili komadići drveta dovode u zonu pregrejane pare, gde se obavlja piroliza. Nastali dim se ohladi do oko 85° C dok ne stigne do komore. Dim dobijen ovakvim postupkom obično sadrži male količine katrana i policikličnih aromatičnih ugljovodonika.1, 4

strugotina

levak sa sitomgrejači

odvodkondenzata

odvoddima

pepeljara

komora zapirolizu

para

mešalica

pužastitransporter

elektromotor

▲ Slika 6.4. Dimogenerator s paromj

Po nastanku, a pre uvođenja u komore za dimljenje, dim se zagreva ili hladi i prečišćava. Najjednostavniji način preičišćavanja dima jeste hlađenje u tzv. vodenoj zavesi. Na taj način uklanjaju se krupne čestice dima i nepoželjna (a u izvesnoj meri i poželjna) jedinjenja rastvorljiva u vodi.

U zavisnosti od temperature u komorama, dimljenje može biti hladno, toplo i vruće. Pri hladnom dimljenju temperature u komorama za dimljenje kreću se u intervalu od 12° do 25° C. Ovim postupkom dime se suvomesnati proizvodi i fermentisane kobasice (kulen, sremska kobasica, sudžuk i dr.), kod kojih paralelno započinje proces fermentacije i/ili sušenja. U tradicionalnim uslovima ovi proizvodi dime se u zimskom periodu, kad su niže atmosferske temperature. Toplo dimljenje se obavlja na temperaturama 25–50° C i predstavlja ubrzano dimljenje suvomesnatih proizvoda i fermentisanih kobasica. Ovim postupkom dime se proizvodi odgovarajuće održivosti (aw < 0,95 i 150 mg/kg dodatog nitrita) zbog opasnosti od razvoja patogenih j izvor: http://autotherm.de

6. DIMLJENJE

112

bakterija. Vruće dimljenje obavlja se na temperaturama 50–90° C, a najčešće na oko 60–65° C. Ovim postupkom dime se proizvodi od mesa koji se u sledećoj fazi proizvodnje obrađuju toplotom na temperaturama pasterizacije i kuvanja, kao što su barene kobasice (npr. frankfurter), salamureno meso u komadima (npr. dimljena pečenica, dimljena slanina) i drugi.4, 5

6.3 FIZIČKO-HEMIJSKA SVOJSTVA DIMADim je kompleksna smeša čiji sastav zavisi od vrste drveta i njegove vlažnosti,

temperature pirolize i količine kiseonika tokom primarnih i sekundarnih reakcija. Pirolizom drveta nastaje veliki broj jedinjenja, različitih fizičkohemijskih karakteristika, koja se u dimu nalaze u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Tačka ključanja većine jedinjenja dima veća je od temperature u komori za dimljenje, tako da 90% mase dima čine kapljice tečnosti (veličine 0,08–0,15 μm) i čvrste čestice koje su dispergovane u gasnu vazu (oko 10% mase dima) sastavljenu od vazduha, ugljendioksida, ugljenmonoksida, metana, etena i drugih jedinjenja. Udeli sastojaka dima zavise i od uslova transporta dima do komore za dimljenje. Zagrevanje povećava koncentraciju jedinjenja u gasovitom stanju, dok se hlađenjem dima, zbog kondenzacije, povećava udeo kapljica tečnosti i čvrstih čestica dispergovanih u gasnu fazu.1, 6

U sastav dima ulazi veliki broj različitih jedinjenja. Od njih je najmanje 300–400 isparljivih jedinjenja identifikovano, a znatno manji broj je potvrđen u dimljenim proizvodima od mesa (tabela 6.1). Neisparljiva frakcija sadrži katran, smolu i čađ. Identifikovana jedinjenja obuhvataju oko 110 aldehida i ketona, 85 fenola, 80 aromatičnih ugljovodonika, 65 karboksilnih jedinjenja, alkohole, estre i druga jedinjenja. Fenoli, organske kiseline, aldehidi, ketoni i policiklični aromatični ugljovodonici imaju najveći uticaj na kvalitet proizvoda od mesa.2, 7

Fenolna frakcija obuhvata veliki broj jedinjenja koja nastaju uglavnom pirolizom lignina. Najveći sadržaj fenola u dimu postiže se na temperaturama 400–600° C. U dimu su utvrđeni mono, di, tri i polihidroksifenoli, fenolalkoholi, fenolaldehidi, fenolketoni i fenolkarbonske kiseline, a među njima najveći značaj imaju gvajakol i njegovi derivati, siringol, fenol, krezoli i pirokatehin (slika 6.5). Fenoli su uglavnom rastvorni u vodi i nestabilni su u prisustvu svetlosti i kiseonika. U dimu se uglavnom nalaze u obliku kapljica tečnosti jer im je temperatura ključanja veća od 180° C.1, 2

113

Tabela 6.1. Broj identifikovanih jedinjenja u dimu i dimljenoj hrani1

Grupa jedinjenja Br. u kondenzatimadima

Br. udimljenoj hrani

Ugljeni hidrati

Alifatični 1 19

Aromatični 10 1

PAH 47 20

Alkoholi

Alifatični 8 /

Aromatični 2 /

Ketoni

Alifatični 17 1

Aromatični 7 /

Ketoalkoholi 5 /

Aldehidi

Alifatični 13 2

Aromatični 2 /

Aldoli 1 /

Ketoli 1 /

Fenoli

Monohidroksi 29 4

Dihidroksi 23 6

Polihidroksi 14 4

Aldehidi, ketoni 19 6

Kiseline

Alifatične, mono 18 /

Alifatične, di i keto 8 /

Aromatične i fenolne 7 3

Estri

Alifatični 5 /

Aromatični 2 /

Etri

Aromatični 4 /

Aliciklična jedinjenja 23 /

Oheterociklična 36 2

Nheterociklična 8 /

UKUPNO 295 68

PAH – policiklični aromatični ugljovodonici

6. DIMLJENJE

114

U zavisnosti od vrste i količine drveta, temperature pirolize i gustine dima, količina fenolne frakcije varira u opsegu 10–200 mg/m3. Pomenuti faktori, kao i vrsta dimogenetratora, utiču i na odnos pojedinih fenola u fenolnoj frakciji. Gvajakol i fenoli s jednom metoksi grupom dominiraju u dimu dobijenom od mekog drveta (četinari), dok su siringol i fenoli s dve metoksi grupe dominantni u dimu od tvrdog drveta (hrast, bukva). Takođe, siringola, gvajakola i njihovih derivata koji dominiraju u dimu nastalom tinjanjem drveta ima manje u dimu nastalom u frikcionom dimogeneratoru.1, 2

OH

OCH3 OH

OCH3H3CO

OH OH

CH3

gvajakol siringol fenol ο-krezol

▲ Slika 6.5. Struktura značajnijih fenola dima

Pirolizom celuloze, hemiceluloze i lignina nastaju organske kiseline kratkog lanca (uglavnom C ≤ 5, uz izuzetke). Ova frakcija obuhvata oko 30 različitih kiselina: alifatične monokarboksilne, dikarboksilne kiseline i ketokarboksilne kiseline. Po količini su najznačajnije sirćetna i mravlja kiselina.1, 2

Frakcija aldehida i ketona obuhvata oko 110 različitih jedinjenja, uključujući i aldehidalkohole, ketoalkohole i ketoaldehide. Alifatična i ciklična jedinjenja nastaju pirolizom celuloze i hemiceluloze, dok aromatična nastaju iz lignina. Ukupan sadržaj ove grupe jedinjenja u dimu kreće se u opsegu 25–110 mg/m3, a najveću koncentraciju u dimu imaju acetaldehid, formaldehid i aceton.2

Dim sadrži oko 20 alifatičnih ugljovodonika, od kojih je najzastupljeniji metan. Znatno veća i značajnija grupa ugljovodonika jesu policiklični aromatični ugljovodonici (PAH)k. Oni generalno nastaju nepotpunim sagorevanjem (u odsustvu kiseonika) organskog materijala, u ovom slučaju drveta. Ovoj grupi jedinjenja pripada oko 250 različitih jedinjenja (izociklična i heterociklična), u dimu iz drveta je identifikovano oko 60, od kojih je 16 označeno kao opasno po zdravlje. Dim je najznačajniji, ali ne i jedini izvor PAHa u proizvodima od mesa. Manje količine ovih jedinjenja mogu poticati iz neadekvatno sušenih začina. Takođe, ako je meso u direktnom kontaktu s plamenom, pirolizom masti mogu nastati policiklični aromatični ugljovodonici. O njihovom značaju na kvalitet proizvoda od mesa diskutovaće se u posebnom delu ovog poglavlja.2, 79

k engl. PAH – Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

115

6.4 UTICAJ JEDINJENJA DIMA NA KVALITET PROIZVODA OD MESA

Kao što je već rečeno, jedinjenja dima imaju antibakterijski, antifungicidni i antioksidativni uticaj, a takođe su značajne za nastanak i razvoj boje, mirisa i ukusa dimljenih proizvoda od mesa. Jedinjenja dima dospevaju u proizvode od mesa kondenzacijom ili adsorpcijom. Da li će dominirati kondenzacija ili adsorpcija, kao i količina jedinjenja dima koja dospeju na površinu, zavisi od karakteristika i stanja površine proizvoda – sadržaja masti i vlage, temperature i karakteristike materijala omotača. Takođe, veliki značaj imaju i sastav dima, sadržaj vlage i temperatura dima. Isparljiva jedinjenja se lakše adsorbuju na vlažnu površinu proizvoda, a adsorpcija je olakšana i ako dim sadrži više vlage. Međutim, površina proizvoda neposredno pre dimljenja obično je suviše vlažna, što može dovesti do nastanka braon boje i prugavosti proizvoda. Zbog toga je bitno da površina proizvoda ima optimalnu vlažnost, koja se postiže zasušivanjem proizvoda pre dimljenja.1

Uticaj jedinjenja dima na kvalitet proizvoda od mesa uglavnom je ograničen na površinu proizvoda. Neka jedinjenja dima koja dospeju na površinu i rastvore se u vlažnom površinskom sloju, ostaju u njemu, dok druga difunduju prema unutrašnjosti proizvoda. Na stepen difuzije, pored pomenutih karakteristika površine proizvoda, utiču i sastav proizvoda (sadržaj vlage, masti i proteina), kao i priroda samih jedinjenja – neka su hidrofilna, neka lipofilna, neka reaguju s proteinima, neka s lipidima mesa. Fenoli su koncentrisani u omotaču i površinskom sloju do dubine od oko 6 mm, naročito u masnom tkivu proizvoda. Sadržaj karbonilnih jedinjenja (aldehidi, ketoni i slična jedinjenja) i organskih kiselina uglavnom je ravnomeran duž poprečnog preseka dimljenih proizvoda. Proteini i lipidi mesa poseduju različite grupe koje u odgovarajućim uslovima, a naročito na povišenim temperaturama, mogu da reaguju s fenolima, aldehidima, ketonima i organskim kiselinama iz dima. Najreaktivnije su sulfohidrilna (–SH), amino (–NH2) i –NH–C(=NH)NH2 grupa iz proteina (aminokiselina) i neproteinskih azotnih jedinjenja, polinezasićene masne kiseline, kao i slobodni radikali kiseonika i produkti oksidacije poput ˙O2

–,˙OH, RO˙ i ROO˙. Navedene reakcije utiču na smanjenje sadržaja jedinjenja dima tokom perioda skladištenja, tako da npr. sadržaj gvajakola i feneola u dimljenim kobasicama tokom jednomesečnog skladištenja može da se smanji za 35%.1, 2

6.4.1 Antimikrobni i antioksidativni uticaj jedinjenja dima

Antimikrobni efekat dima ogleda se u antibakterijskom i antifungicidnom dejstvu fenola, karbonilnih jedinjenja (aldehidi i ketoni), organskih kiselina i alkohola. Najznačajniji antimikrobni uticaj imaju fenoli i budući da je njihova koncentracija najveća na površini proizvoda, antimikrobni uticaj dima vezan je uglavnom za površinski sloj dimljenih proizvoda i smanjuje se prema njihovoj unutrašnjosti. Antimikrobni

6. DIMLJENJE

116

efekat ogleda se u tome što fenoli denaturišu proteine ćelijske membrane i taj način narušavaju njenu strukturu. Najznačajniju mikrobnu aktivnost od fenola ispoljavaju gvajakol i njegovi derivati, pirokatehin, krezol i pirogalol. Koncentracija fenola u dimljenim proizvodima od mesa zavisi od više činilaca, koji su navedeni u ovom poglavlju, i prema literaturnim podacima kreće se u intervalu 0,2–200 μg/g proizvoda. Istraživanja ukazuju na antimikrobni uticaj fenola prema Listeria monocytogenes i Escherichia coli, ali nije moguće odrediti njihovu tačnu koncentraciju neophodnu za antimikrobni efekat prema pomenutim bakterijama. Od aldehida najznačajniji je formaldehid, koji u koncentraciji od 40 μg/cm3 ispoljava antimikrobni uticaj prema Clostridium botulinum, dok je njegova koncentracija u površinskim slojevima u intervalu 2–50 μg/g i opada prema unutrašnjosti proizvoda. Karbonili deluju tako što penetriraju kroz ćelijski zid, inaktiviraju enzime u citoplazmi i ćelijskoj membrani i reaguju s jedinjenjima mesa neophodnim za rast bakterija (aminokiseline, metalni katjoni i dr.). Od organskih kiselina najznačajniji antimikrobni efekat ima sirćetna kiselina. Antimikrobni efekat dima najizraženiji je prema vegetativnim oblicima bakterija, dok su plesni otpornije.2, 10, 11

Pored antimikrobnog uticaja, dim utiče na produžetak održivosti proizvoda od mesa na taj način što smanjuje stepen oksidacije lipida. Najznačajniji antioksidativni uticaj imaju fenoli. Fenoli inaktiviraju peroksilradikal, koji nastaje u inicijalnoj fazi oksidacije i na taj način prekida glavnu reakciju autooksidacije lipida. Nastali fenolradikal je znatno manje reaktivan od peroksilradikala. Najveći antioksidativni uticaj imaju fenoli s većom tačkom ključanja (dihidroksi i trihidroksi fenoli i njihovi derivati), kao što su resorcinol, pirogalol, 4metilgvajakol i 4vinilgvajakol, čiji je antioksidativni efekat veći od najpoznatijih komercijalnih antioksidanasa – butilhidroksianizola (BHA) i butilhidroksitoluena (BHT).1, 7

Dim kao agens za konzervaciju nije sam dovoljan da obezbedi stabilnost proizvoda od mesa. Konzervišući efekat dima, pored dužine trajanja dimljenja i koncentracije aktivnih jedinjenja, zavisi i od inicijalnog stanja mesa koje se dimi, kao i od drugih postupaka konzervisanja koji se primenjuju pre (hlađenje, soljenje i salamurenje), tokom (toplotna obrada, sušenje, fermentacija) i posle dimljenja (pakovanje i čuvanje gotovog proizvoda).

6.4.2 Uticaj dima na senzorni kvalitet proizvoda

Uticaj dima na senzorni kvalitet proizvoda ogleda se u uticaju sastojaka dima na izgled, stanje i boju površine, miris i ukus dimljenih proizvoda od mesa.

Prilikom dimljenja aldehidi dima (formaldehid) reaguju s proteinima mesa ili s kolagenom prirodinih i veštačkih omotača i povezuju proteinske lance u veće agregate, tj. proteini koagulišu:

PROTEIN N H + R(C O)H + PROTEIN N H → PROTEIN N CHR N PROTEIN

117

Usled ove reakcije površina proizvoda od mesa koji se ne pune u omotače očvršćava, tj. formira se pokorica.l Reakciju favorizuju više temperature i dimljenje pri manjoj relativnoj vlažnosti ili kasnije sušenje proizvoda ako je dimljenje obavljeno u uslovima veće relativne vlažnosti. Kod kobasica koje se pune u prirodne ili veštačke kolagene omotače formaldehid reaguje sa slobodnim aminogrupama nativnog kolagena, pri čemu kolagen koaguliše, omotač postaje čvršći, a prilikom barenja kolagen ne hidrolizuje. Ova reakcije je naročito važna za stabilnost prirodnih omotača, jer bi u suprotnom usled hidrolize kolagena prilikom barenja omotači pucali.1, 5, 7

Boja dimljenih proizvoda od mesa varira od zlatnožute do tamnobraon, što zavisi od vrste drveta, vremena, temperature i ostalih parametara procesa, kao i karakteristika mesa i proizvoda od mesa koji se dime. Ako se za dimljenje koriste bukva, javor i jasen, boja površine proizvoda od mesa poprima zlatnožutu boju, bukva i orah daju žutobraon boju, dok površina proizvoda dimljenih dimom od četinara ima tamnu boju. Prisustvo slobodne vode na površini proizvoda (kapljica vode) dovodi do pojave tamne boje, dok se na presušenoj površini manje talože i adsorbuju sastojci dima, što dovodi do razvoja svetlije boje.4, 10

Boja dimljenih proizvoda od mesa nastaje kao posledica taloženja obojenih sastojaka dima (čađ i katran), oksidacije i polimerizacije jedinjenja dima (npr. fenola, aldehida) i reakcija jedinjenja dima s proteinima mesa.1, 10

Reakcije između karbonilnih jedinjenja (aldehida, ketona i dr.) iz dima i aminokiselina mesa (Majardova reakcija) najvažnija je za formiranje boje površine dimljenih proizvoda od mesa. Formaldehid ne utiče na promenu boje, ali su drugi aldehidi (najznačajniji glikolaldehid i metilglioksal) reaktivniji. U ovim reakcijama nastaju pigmenti velike molekulske mase čija boja varira od žutomrke do crne. Intenzitet boje zavisi od temperature, vlažnosti, izvora i sadržaja proteina i vremena. Više temperature ubrzavaju reakcije, dok je voda neophodna za početak reakcije, ali se za postizanje tamnije boje mora ukloniti (sušenjem). Tamna (braon) boja površine dimljenih proizvoda od mesa posledica je i reakcije između fenola i nitrita, pri čemu nastaju nitrozofenoli, i polimerizacije nitrozofenola. Takođe, polimerizacija Nheterocikličnih jedinjenja (pirola i pirazina) doprinosi nastanku tamne boje.1, 3, 7

Karakterističan miris i ukus dimljenih proizvoda od mesa prvenstveno potiče od jedinjenja dima, ali jedinjenja značajna za razvoj mirisa i ukusa nastaju i u reakcijama karbonilnih jedinjenja (pre svih aldehida) i sastojaka mesa. Najveći uticaj na miris i ukus imaju fenoli, siringol i gvajakol i njihovi derivati (4metilsiringol, 4alilsiringol i 4metilgvajakol), koji dimljenim proizvodima daju prepoznatljiv miris i ukus – na dim. Oheterociklična i Nheterociklična jedinjenja, koja uglavnom nastaju pirolizom celuloze i hemiceluloze, takođe imaju značajan uticaj na ukus i miris dimljenih proizvoda. Butenolidi i derivati furola (Oheterociklična jedinjenja) daju slatkast, karamelast i ukus i miris na dim i zagorelo. Sličan miris i ukus dimljenim proizvodima l engl. secondary skin

6. DIMLJENJE

118

od mesa daju piroli, dok su pirazini (Nheterociklična jedinjenja) nosioci ukusa na kokice. Uticaj dima na miris i ukus dimljenih proizvoda od mesa zavisi od vrste drveta, parametara pirolize i uslova dimljenja.7, 10

6.4.3 Neželjeni efekti dimljenja

Pored antimikrobnog dejstva i pozitivnog uticaja na izgled i boju površine i miris i ukus dimljenih proizvoda od mesa, dim, tačnije pojedina jedinjenja dima imaju negativan uticaj na zdravlje potrošača. Sadržaj nepoželjnih jedinjenja u dimu i dimljenim proizvodima je, kao i poželjnih, određen temperaturom pirolize, prisustvom kiseonika, sadržajem vlage drveta, uslovima dimljenja i karakteristikama površine.

Toksično dejstvo (uticaj na oči i gornje disajne puteve) ima formaldehid. Formaldehid nastaje oksidacijom metana koji se stvara u postupku suve destilacije dima u prisustvu malih količina kiseonika. Formaldehid je uglavnom koncentrisan na površini dimljenih proizvoda od mesa. Kod proizvoda sa omotačem najveći deo formaldehida zadržava se u omotaču. Pored toksičnosti, epidemiološke studije sugerišu na to da formaldehid može da izazove rak gornjeg dela ždrela (nazofarinksa). Agencija za zaštitu životne sredinem SAD odredila je 0,2 mg/kg telesne mase kao maksimalni dnevni unos. Sadržaj formaldehida u dimljenim proizvodima od mesa nije veći od 50 mg/kg i njegova količina nije stalna jer se razgrađuje u enzimskim reakcijama.1, 12

Fenoli mogu da reaguju s nitritima, pri čemu nastaju onitrozofenoli, koji imaju alergeno dejstvo. Međutim, njihova količina u dimljenim proizvodima od mesa je neznatna.7

Najznačajnija grupa jedinjenja dima s negativnim uticajem jesu policiklični aromatični ugljovodonici (PAH). U dimu dobijenom pirolizom drveta identifikovano je oko 60 različitih jedinjenja koja pripadaju ovoj grupi relativne molekulske mase (Mr) od 116 do 302 Da. Većina njih ima Mr < 216 Da i smatra se da nemaju kancerogeno dejstvo. Od ukupnog broja 16 policikličnih aromatičnih ugljovodonika (Mr > 216) ima potencijalno mutageno i/ili kancerogeno dejstvo (slika 6.6).6

Među policikličnim aromatičnim ugljovodonicima benzo[a]piren (BaP) jeste najpoznatiji i najistraženiji i pripisuje mu se veoma izraženo mutageno i kancerogeno dejstvo. Na početku definisanja rizika benzo[a]piren se koristio kao marker i indikator kancerogenosti PAHa. Međutim, budući da i druga jedinjenja iz grupe PAU imaju potencijalno kancerogeno dejstvo i da je udeo BaPa 1–20% u ukupnom PAU s potencijalnim kancerogenim dejstvom, predloženi su drugi indeksi kao indikatori kancerogenosti dimljene hrane. Prema Evropskoj upravi za bezbednost hrane (EFSA)n adekvatniji indeks predstavlja zbir koncentracija četiri PAHa: benzo[a]piren, benzo[a]antracen, benzo[b]fluoranten i hrizen (PAH4), ili zbir koncentracija

m US Environmental Protection Agency – EPA

n Engl. European Food Safety Authority – EFSA

119

osam policikličnih aromatičnih ugljovodonika s kancerogenim dejstvom: PAH4, benzo[k]fluoranten, benzo[g,h,i]perilen, dibenzo[a,h]antracen i indeno[1,2,3cd]piren. Međutim, budući da su se ranija istraživanja uglavnom zasnivala na BaPu, direktivom Komisije Evropske unijeo odlučeno je da se maksimalan sadržaj BaPa u dimljenim proizvodima od mesa ograniči na 5 μg/kg, od 2014. godine na 2 μg/kg, a sadržaj PAH4 na 30 μg/kg, od 2014. godine na 12 μg/kg.10, 13

Benzo[c] fluoren(BcL)Mr 216

Benzo[a] piren(BaP)Mr 252Grupa 2A

Benzo[c] antracen (BaA)Mr 228Grupa 2A*

Benzo[g, h, i]perilen (BgP)Mr 276

Ciklopenta[c, d]piren (CPP)Mr 226

Dibenzoa[a, h]antracen (DhA)Mr 278Grupa 2A

Hrizen (CHR)Mr 228

Indeno[1, 2, 3cd]piren (IcP)Mr 276Grupa 2B**

5metilhtizen(5MC)Mr 242Grupa 2B

Dibenzo[a, e]piren (DeP)Mr 302Grupa 2B

Benzo[b]fluoranten(BbF)Mr 252Grupa 2B

Dibenzo[a, h]piren (DhP)Mr 302Grupa 2B

Benzo[j] fluoranten(BjF)Mr 252Grupa 2B

Dibenzo[a, i]piren (DiP)Mr 302Grupa 2B

Benzo[k]fluoranten (BkF)Mr 252Grupa 2B

Dibenzo[a, l]piren (DlP)Mr 302Grupa 2B

▲ Slika 6.6. Policiklični aromatični ugljovodonici s negativnim uticajem izolovani iz dima drveta (grupa 2A: verovatno kancerogeni; grupa 2B: moguće kancerogeni)9

o Commission Regulation No 835/2011 amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels for polycyclic aromatic hydrocarbons in foodstuffs

6. DIMLJENJE

120

Sadržaj PAHa u dimljenim proizvodima od mesa meri se u μg/kg i u većini proizvodane prelazi propisane vrednosti. U većini dimljenih proizvoda od mesa sadržaj BaPa nije veći od 1 μg/kg, mada u veoma dimljenim proizvodima može biti i do 50 μg/kg.10

Na osnovu rezultata više različitih istraživanja koja su obuhvatila oko 600 dimljenih proizvoda od mesa utvrđeno je da je prosečan sadržaj BaPa 0,20 μg/kg, PAH4 1,50 μg/kg i PAH8 1,80 μg/kg.10 Rezultati ispitivanja oko 1.000 različitih dimljenih proizvoda od mesa ukazuju na to da je u periodu 1978–2002. godine 76% uzoraka sadržalo manje od 1 μg/kg BaPa, od toga u periodu 1998–2002. manje od 10%, s prosečnim sadržajem manjim od 0,1 μg/kg.8 U Republici Srbiji sadržaj 16 potencijalno štetnih policikličnih aromatičnih ugljovodonika u proizvodima dimljenim na tradicionalan način, u otvorenim ložištima (svinjska i goveđa pršuta i slanine s kožom i bez nje), kretao se u intervalu 10,2–22,7 μg/kg.9 U istom istraživanju utvrđeno je da je sadržaj 16 policikličnih aromatičnih ugljovodonika 4,4 μg/kg kod čajne kobasice i 10,5 μg/kg kod sremske kobasice. Sadržaj BaPa u svim ispitivanim proizvodima bio je manji od 1,09 μg/kg.

Sadržaj PAHa zavisi od više činilaca. Temperatura pirolize je verovatno najznačajnija, jer se sadržaj PAHa u dimu linearno povećava s porastom temperature pirolize u intervalu 400–1.000° C. Vrsta drveta takođe može uticati na njihovu koncentraciju u dimu. Hladnim dimljenjem dobijaju se proizvodi s manjim sadržajem ovih jedinjenja. Proizvodi dimljeni na tradicionalan način obično imaju veći sadržaj PAHa nego proizvodi dimljeni u kontrolisanim (industrijskim) uslovima. Takođe, proizvodi tretirani tečnim dimom imaju manji sadržaj PAHa. Najveći sadržaj PAHa je u površinskim slojevima proizvoda i, budući da su lipofilni, mogu da se akumuliraju u masnom tkivu. Tokom vremena njihova koncentracija opada jer se razlažu pod uticajem svetlosti ili reaguju s drugim jedinjenjima. Ambalaža od polietilena može da adsorbuje deo PAHa.10, 13, 14

6.5 KONDENZATI DIMA – TEČNI DIMIstraživanja sprovedena šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog veka doprinela

su tome da se dobiju detaljnije informacije o procesu dimljenja. Posle ovih saznanja od kupaca i iz industrije mesa javljaju se zahtevi za optimizacijom procesa, koja podrazumeva kontrolisane uslove, pojednostavljenje i ubrzavanje procesa, smanjenje otpadnih materija i negativnog uticaja na životnu sredinu, dobijanje proizvoda poželjnih i ujednačenih senzornih svojstava i smanjenje sadržaja štetnih jedinjenja dima. U tom smislu razvija se veliki broj preparata na bazi dima.

Prvi tečni preparati dima (tečni dim) razvijeni su već šezdesetih godina prošlog veka. Naime, 1964. godine Holenbek je patentirao metod proizvodnje tečnog dima koji se sastojao od pirolize piljevine tvrdog drveta i kondenzacije dobijenog dima u vodi do željene koncentracije. Mnogi proizvedeni preparati iz tog perioda sadržali

121

su značajne količine PAHa, ali usavršavanjem procesa danas se proizvodi tečni dim visokog kvaliteta.1, 15

Tečni dim se dobija kondenzacijom dima dobijenog kontrolisanom prirolizom piljevine ili strugotine drveta u ograničenom prisustvu kiseonika (slika 6.7).

izrada piljevine

sušenje piljevinedimogenertor

kondenzatorseparacija

sirovproizvod

početnofiltriranje

završnofiltriranje pakovanje u kontejnere

i prodaja

tačke kontrole kvaliteta

sekundarni tank

primarni tank

▲ Slika 6.7. Proces proizvodnje tečnog dima11

Piljevina ili strugotina, osušene do oko 10% vlage, sagorevaju tinjanjem u kontejnerima koji se intenzivno zagrevaju. Dobijeni dim se brzo hladi i kondenzuje u vodi. Sledi faza separacije, u kojoj se iz dobijenog kondenzata dima taloženjem odvajaju u vodi nerastvorni sastojci dima (frakcija katrana) od onih u vodi rastvornih (vodena frakcija). Vodena frakcija potom odleži određeno vreme kako bi se izolovale frakcije katrana koje se sporije talože. Zajedno s katranom talože se i policiklični aromatični ugljovodonici. Dodatno smanjenje sadržaja neželjenih jedinjenja dima postiže se filtracijom. Destilacijom ili ekstrakcijom dobija se željena koncentracija vodene frakcije. Filtrirana vodena frakcija kondenzata dima koristi se za proizvodnju različitih komercijalnih preparata. Frakcija katrana se posle destilacije ili ekstrakcije koristi za dobijanje praškastih preparata ili emulzija koji se u hranu dodaju kao arome.11, 15

6. DIMLJENJE

122

Komercijalni preparati tečnog dima obično se nalaze u sledećim oblicima:

• tečni preparati za površinski tretman – raspršivanje, tuširanje ili potapanje;

• emulzije koje se dodaju tokom injektovanja ili mešanja;

• emulzije za tuširanje koje se mogu mešati s vodom;

• praškasti preparati u kojima su nosači maltodekstrin, so, sećeri, skrob, proteini i začini;

• rastvori u biljnim uljima.

Hemijski sastav preparata tečnog dima zavisi vrste drveta, uslova pirolize, postupaka prečišćavanja i kondenzacije dima, kao i prečišćavanja i koncentrovanja kondenzata i namene gotovog preparata. Tečni dim ne sadrži jedinjenja koja se u dimu nalaze u gasovitom stanju. Tečni preparati su žute do crvene boje.

Proizvodi se tečnim dimom tretiraju po površini ili se preparati tečnog dima dodaju tokom procesa injektovanja i/ili mešanja. Tretman površine proizvoda se češće primenjuje. U komorama za dimljenje preparati tečnog dima mlaznicama se raspršuju pri slaboj cirkulaciji vazduha kako ne bi došlo do agregacije kapljica tečnog dima, čime se umanjuje njegov efekat. Postupak traje nekoliko minuta (5–10) i može se ponoviti nekoliko puta u zavisnosti od željenih karakteristika proizvoda. Većim brojem ponavljanja dobijaju se proizvodi tamnije površine. Da bi se postigle poželjne karakteristike, obično je potrebno 200–300 ml tečnog dima na 100 kg proizvoda. Veće količine mogu dovesti do negativnog uticaja na miris i ukus proizvoda. Tuširanje proizvoda preparatima dima u posebnim uređajima još jedan je način tretmana površine. Željene karakteristike proizvoda dobijaju se podešavanjem koncentracije preparata tečnog dima i vremena kontakta preparata s površinom proizvoda. Posle tretmana proizvod se cedi i suši pre termičke obrade. Dodavanje preparata tečnog dima tokom injektovanja salamure i/ili mešanja utiče samo na miris i ukus proizvoda. Količina dodatog preparata zavisi od njegovog sastava, ali obično se dodaje nekoliko grama po kilogramu gotovog proizvoda.15

Preparati tečnog dima, kao i dim, imaju antimikrobni i antioksidativni uticaj i daju proizvodima karakterističan miris i ukus, jer se sve grupe jedinjenja odgovorne za ovakav uticaj dima nalaze i u tečnom dimu – fenoli, aldehidi, ketoni, organske kiseline i dr. Antimikrobni uticaj tečni dim ispoljava prema različitim patogenim bakterijama, kao što su Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Salmonella spp. Antioksidativni uticaj imaju fenoli, na miris i ukus najveći uticaj imaju fenoli i karbonilna jedinjenja, dok su aldehidi i alifatični ketoni odgovorni za boju proizvoda tretiranih preparatima tečnog dima.11, 15

123

Proizvodi tretirani preparatima tečnog dima sadrže katran u manjim koncentracijama nego dimljeni proizvodi. Direktivom Komisije Evropske unijep u preparatima dobijenim iz vodene frakcije kondenzata dima dozvoljeno je najviše 10 μg/kg BaPa i 20 μg/kg BaA, tako da proizvodi tretirani preparatima tečnog dima sadrže i manje koncentracije PAHa od konvencionalno dimljenih proizvoda.

Upotrebom preparata tečnog dima proces proizvodnje je kraći, gubitak mase (kalo) dimljenja je manji, smanjuju se troškovi rada i produkcija gasova i ostataka sagorevanja, dok proizvodi sadrže manje koncentracije jedinjenja koja imaju negativan uticaj na zdravlje potrošača. S druge strane, ne postižu se identične senzorne karakteristike s proizvodima dimljenim na konvencionalan način, što je najizraženije kod proizvoda dobijenih hladnim postupkom dimljenja (fermentisane kobasice i suvomesnati proizvodi).15

p Regulation (EC) No. 2065/2003 of the European Parliament and of the Council on smoke flavourings used or intended for use in or on foods.

6. DIMLJENJE

124

Pitanja

1. Objasniti proces nastanka dima.2. Navesti postupke dimljenja.3. Šta u fizičkohemijskom smislu predstavlja dim?4. Navesti najznačajnije grupe jedinjenja koje ulaze u sastav dima.5. Koja jedinjenja dima imaju antimikrobni uticaj?6. U čemu se ogleda uticaj dima na senzorni kvalitet proizvoda od mesa?7. Šta su policiklični aromatični ugljovodonici i koji je njihov značaj?8. Kako se dobija tečni dim?

Literatura 1. Tóth L and Potthast K, (1984). Chemical Aspects of the Smoking of Meat and Meat Products, in Advances in Food Research, ed. by C.O. Chichester EMM and Schweigert BS. Academic Press, pp 87–158. 2. Sikorski ZE and Kołakowski E, (2010). Smoking, in Handbook of Meat Processing. WileyBlackwell, pp 231–245. 3. Rozum JJ, (2009). Smoke Flavor, in Ingredients in Meat Products: Properties, Functionality and Applications, ed. by Tarté R. Springer New York, New York, NY, pp 221–226. 4. Feiner G, (2008). Meat products handbook: Practical science and technology. Woodhead Pub.[u.a.], Cambridge. 5. Vuković IK, (2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 6. Sikorski ZE, (2004). SMOKING | Traditional, in Encyclopedia of Meat Sciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 1265–1272. 7. Jira W, (2004). Chemical reactions of smoking. Fleischwirstsch international 19:21–25. 8. Jira W, (2003). Polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and liquid smokes. Fleischwirstsch international 18:44–47. 9. Djinovic J, Popovic A and Jira W, (2008). Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different types of smoked meat products from Serbia. Meat Science 80:449–456. 10. Sikorski ZE and Sinkiewicz I, (2014). Principles of Smoking, in Handbook of Fermented Meat and Poultry. John Wiley & Sons, Ltd, pp 39–45. 11. Lingbeck JM, Cordero P, O’Bryan CA, Johnson MG, Ricke SC and Crandall PG, (2014). Functionality of liquid smoke as an allnatural antimicrobial in food preservation. Meat Science 97:197–206. 12. Zhu Y, Peng Z, Wang M, Wang R and Rui L, (2012). Optimization of extraction procedure for formaldehyde assay in smoked meat products. Journal of Food Composition and Analysis 28:1–7. 13. Šimko P, (2002). Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and smoke flavouring food additives. Journal of Chromatography B 770:3–18. 14. StumpeVīksna I, Bartkevičs V, Kukāre A and Morozovs A, (2008). Polycyclic aromatic hydrocarbons in meat smoked with different types of wood. Food Chemistry 110:794–797. 15. Borys A, (2004). SMOKING | Liquid Smoke Application, in Encyclopedia of Meat Sciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 1272–1277.

RezimeČovek je dimom konzervisao meso otkad je počeo da koristi i vatru, te dimljenje, uz sušenje i pečenje, predstavlja verovatno najstariji način konzervisanja mesa. Sa industrijskim razvojem proces nastanaka dima postao je potpuno poznat i postupak dimljenja je usavršen. Pirolizom, tj. nepotpunim sagorevanjem drveta, nastaje dim koji sadrži veliki broj jedinjenja, od kojih neka, tj. fenoli, organske kiseline, aldehidi i ketoni, imaju antimikrobni i antioksidativni efekat i utiču na senzorni kvalitet dimljenih proizvoda od mesa, dok druga, tj. policiklični aromatični ugljovodonici, imaju kancerogeno dejstvo. Kontrolom procesa dimljenja i upotrebom tečnog dima neželjeni efekti dimljenja mogu se znatno umanjiti.

125

FERMENTACIJA7Cilj ovog poglavlja jeste upoznavanje sa osnovama mlečnokiselinske fermentacije kod proizvoda od mesa. Takođe, ovo poglavlje ima cilj da čitaoce upozna s pojmom starter kultura i osnovnim svojstvima bakterija koje ulaze u njihov sastav. Drugi deo poglavlja govori o najznačajnijim produktima metabolizma bakterija koje ulaze u sastav starter kultura i njihovom značaju za održivost i senzorni kvalitet fermentisanih kobasica.

Fermentacija spada u grupu bioloških postupaka konzervisanja hrane i jedan je od najstarijih postupaka. Ona podrazumeva kontrolisanu upotrebu određenih mikroorganizama koji svojom aktivnošću stvaraju nepovoljne uslove za razvoj mikroorganizama koji izazivaju kvarenje. Najstariji postupci fermentacije svežih namirnica potiču još iz neolita, a postupak fermentacije otkriven je slučajno, verovatno tako što su preko soli u namirnice uneti „dobri” mikroorganizmi i tako je dobijena fermentisana hrana prihvatljivih karakteristika.1

Među proizvodima od mesa postupkom fermentacije konzervišu se fermentisane kobasice. Fermentisane kobasice imaju dugu tradiciju proizvodnje. Smatra se da reč salama, kojom se u svetu najčešće imenuju fermentisane kobasice, potiče od antičkog grada Salamisa na Kipru, koji je uništen 450. godine p. n. e.2 U drevnoj Kini se u periodu Severne i Južne dinastije (589–420. p. n. e.) od kozjeg i jagnjećeg mesa uz dodatak soli i začina proizvodila kobasica lup čeongq. Rimski mesari su ih pravili od usitnjenog svinjskog i goveđeg mesa, uz dodatak soli i začina, pakovali u kožu i stavljali u posebne sobe na sušenje. Po svoj prilici, kobasice su inokulisane laktobacilima i mikrokokama sa opreme koju su koristili i na taj način bi došlo do fermentacije.2, 3

q Engl. Lup Cheong

7. FERMENTACIJA

126

U današnjem obliku proizvodnja počinje u Italiji 1730. godine i širi se prvo u Nemačku i Mađarsku, a kasnije i u ostatak sveta.3 Fermentisane kobasice se danas proizvode širom sveta (tradicionalno i u industrijskim uslovima) i postoji veliki broj nacionalnih varijanti. Među najpoznatijim tradicionalnim fermentisanim kobasicama jesu čorizo (Španija, Portugal, Centralna i Južna Amerika), salčičion (Španija, Francuska), zimska salama (Mađarska), sudžuk (Turska, Srednji istok, Balkan) i druge. U Srbiji i na prostorima bivše SFRJ najpoznatije tradicionalne fermentisane kobasice jesu kulen, sremska kobasica, sudžuk, njeguška kobasica i pirotska peglana kobasica. U industrijskim uslovima nastala je čajna kobasica.4

Postupci proizvodnje prenosili su se s generacije na generaciju i bili su vezani za lokalne zajednice. U 19. veku otkriveno je da procese fermentacije uzrokuju mikroorganizmi5 i otad su ovi procesi predmet mnogobrojnih istraživanja, koja su definisala fizičko-hemijske i mikrobiološke promene tokom fermentacije i omogućila izolaciju i klasifikaciju, a na kraju i proizvodnju čistih kultura mikroorganizama uzročnika fermentacije i industrijsku proizvodnju fermentisanih kobasica.

7.1 FERMENTISANE KOBASICEFermentisane kobasice se prave od usitnjenog (smrznutog i/ili ohlađenog) mesa

i najčešće smrznutog masnog tkiva (uglavnom svinjskog), uz dodatak kuhinjske soli, nitrata/nitrita, askorbinske kiseline / askorbata, šećera i različitih začina (biber, mlevena paprika, beli luk...).6-8 U Evropi i Americi najčešće se koriste svinjsko i goveđe meso, dok se u zemljama sa islamskim stanovništvom, pored goveđeg, koriste ovčije, kozje, meso muflona i druge vrste mesa.9

Smeša se usitnjava do željene granulacije, a napravljeni nadev puni se u prirodne i/ili veštačke propusne omotače različitog prečnika i podvrgava se procesu dimljenja, fermentacije (mlečnokiselinska fermentacija), sušenja i zrenja u nekontrolisanim ili kontrolisanim uslovima (klima-komore) više nedelja. Taj proces, čije su posledice narezivost, struktura, karakteristična boja, ukus i miris proizvoda, karakteriše niz biohemijskih transformacija povezanih s razvojem mikrobiološke flore i aktivnošću tkivnih enzima.7, 8, 10

7.2. FERMENTACIJAFermentacija (ili vrenje) jeste nepotpuna oksidoredukcija ugljenih hidrata ili

sličnih jedinjenja pod dejstvom mikroorganizama. Postoji više vrsta fermentacije, pri čemu, u zavisnosti od vrste prisutnih mikroorganizma i količine kiseonika, kao krajnji proizvodi nastaju različita jedinjenja.11 Biohemijski gledano, fermentacija je metabolički proces u kome ugljeni hidrati i slična jedinjenja delimično oksidiraju

127

uz oslobađanje energije u odsustvu spoljnih akceptora elektrona. Kao akceptori elektrona javljaju se jedinjenja nastala razgradnjom ugljenih hidrata.5 Kao proizvodi ovih reakcija nastaju organske kiseline, alkoholi, aldehidi, ketoni, ugljen-dioksid i druga jedinjenja koja stvaraju uslove koji inhibiraju rast mikroorganizama kvarenja i utiču na senzorni kvalitet proizvoda.

U zavisnosti od količine kiseonika, razlikuju se anaerobne i aerobne fermentacije. Od anaerobnih fermentacija najznačajnije su alkoholno i mlečnokiselinsko vrenje, dok su od aerobnih najvažniji sirćetno i citratno vrenje.

7.2.1 Mlečnokiselinska fermentacija

Mlečnokiselinska fermentacija u najužem smislu predstavlja redukciju pirogrožđane kiseline do mlečne kiseline, što je najvažnija reakcija u proizvodnji fermentisanih kobasica. Za stvaranje mlečne kiseline odgovorne su bakterije mlečne kiseline (BMK), čiji proizvodi fermentacije oplemenjuju miris, ukus, teksturu i ostale karakteristike proizvoda.8, 12 Uslovi u fermentisanim kobasicama su takvi da pogoduju rastu i aktivnosti poželjne mikroflore, dok istovremeno inhibiraju pridružene mikroorganizme, od kojih je većina nepoželjna.

Prema izvoru mikroorganizama koji uzrokuju fermentaciju razlikuju se tri načina fermentacije:3, 12

• spontana fermentacija,

•back-slopping,

• kontrolisana fermentacija.

Spontanu fermentaciju uzrokuju mikroorganizmi iz okoline, poželjni i pridruženi. Obično se primenjuje u malim, zanatskim proizvodnjama. Fermentisane kobasice dobijene spontanom fermentacijom imaju specifičan ukus i miris koji potiče i od pridružene mikroflore. Kako je mikroflora okoline promenljiva, ovako dobijeni proizvodi nisu ujednačenog kvaliteta, ali su često superiornog kvaliteta u odnosu na proizvode s kontrolisanom fermentacijom delimično i zbog sastava spontane mikroflore.

Back-slopping je takođe vezan za zanatsku proizvodnju fermentisanih kobasica i podrazumeva upotrebu „materijala” iz prethodne uspešno proizvedene šarže fermentisanih kobasica. I za ovako dobijene proizvode karakteristično je variranje i u pogledu kvaliteta i u pogledu bezbednosti.

Kontrolisanu fermentaciju vrše čiste kulture mikroorganizama koje se nazivaju starter kulture. Uslovi fermentacije prilagođeni su rastu i aktivnosti čiste kulture. Na ovaj način moguće je proizvesti veću količinu proizvoda ujednačenog kvaliteta i povećati njihovu bezbednost.13 Ovakva fermentacija gotovo u potpunosti inhibira pridružene mikroorganizme, što rezultira gubitkom specifičnog ukusa i mirisa koji potiče od njihove aktivnosti.

7. FERMENTACIJA

128

7.3 STARTER KULTURE

7.3.1 Istorijat i pojam

Suve fermentisane kobasice su generacijama pravljene bez dodavanja starter kultura (spontana fermentacija i back-slopping). Odlučujući faktori za kvalitet proizvoda bili su sastav spontane mikroflore, kao i to da li je tehnologija, koja se po tradiciji prenosila s kolena na koleno, uspešno savladana.

Starter kulture su kultivisani sojevi odabranih vrsta bakterija, kvasaca i plesni koji učestvuju u zrenju fermentisanih proizvoda od mesa i utiču na formiranje karakterističnih svojstava gotovih proizvoda.7 U prometu se nalaze u liofilizovanom ili smrznutom obliku, kao mešavina sojeva različitih mikroorganizama.

Od bakterija se kao starter kulture koriste laktobacili i pediokoke, čiji enzimi učestvuju u fermentaciji šećera do mlečne kiseline, mikrokoke i apatogene stafilokoke, koje poseduju enzime koji redukuju nitrate u nitrite. Kvasci takođe učestvuju u fermentaciji šećera do mlečne kiseline. Plesni se koriste pri zrenju salama (npr. zimska salama), i to one koje ne stvaraju mikotoksine, tzv. plemenite plesni.8, 12, 14

Prva istraživanja koja definišu upotrebu nekih vrsta mikroorganizama (kvasci – Casari (Cacari), 1919; mikrokoke – Kurk, 1921) u proizvodnji sušenih kobasicaobavljena su u prvoj polovini 20. veka.15

Kad se posle Drugog svetskog rata povećala potražnja za fermentisanim proizvodima, otpočela su intenzivnija istraživanja na razvoju starter kultura za proizvode od mesa s ciljem da se obezbedi standardni kvalitet fermentacije. Prve starter kulture s bakterijama, koje su sadržale čiste kulture Pediococcuscerevisiae, razvili su Niven i saradnici u SAD 1955. godine, dok je Nurmi 1966. godine preporučio Lactobacilusplantarum s fermentišućim mikrokokama za suve kobasice i ukazao na to da ova mešana kontrolisana kultura utiče na brzi pad pH vrednosti bez kočenja stvaranja boje i arome.16

Što se tiče upotrebe plesni, Minclaf (Mintzlaff) i Lestner 1972. godine navode Penicilliumnalgiovense, koja se koristi i danas. Ta vrsta dobro raste na supstratu kakav je suva kobasica, ispoljava određene tehnološke osobine i toksikološki je neškodljiva.16

Prva generacija starter kultura sastojala se od BMK izolovanih iz biljnog materijala (Lactobacilluspluntarum, Pediococcuspentosaceus), dok druga generacija sadrži BMK koje potiču iz mesa i, shodno tome, prilagođene su uslovima prisutnim u kobasici.17

Osnovni uslov za upotrebu starter kultura u fermentaciji mesa jeste apsolutna neškodljivost po zdravlje ljudi, što znači da odabrani sojevi ne smeju da stvaraju nepoželjna jedinjenja kao što su toksini, biogeni amini, D(–)-mlečna kiselina i druga

129

jedinjenja koja mogu uticati na zdravlje, a ukoliko se koriste plesni, mora se proveriti da li stvaraju mikotoksine ili antibiotike.12

Starter kulture moraju da utiču na pozitivne promene u mesu. Prekomerno stvaranje vodonik-peroksida, ugljen-dioksida, sirćetne kiseline, kao i primetna lipolitička i proteolitička aktivnost nepoželjne su promene.

Takođe, vrsta mikroorganizama mora u potpunost da odgovara mesnom supstratu i u uslovima fermentacije i/ili skladištenja proizvoda odabrane vrste treba da imaju prednost u rastu nad nepoželjnom mikroflorom. Potrebno je da starter kulture rastu pri povećanim koncentracijama soli i da su metabolički aktivne na nižim temperaturama.15 Parametri značajni za rast i aktivnost mikroorganizama – temperatura, aw vrednost, količina i vrsta dodatih šećera, prisustvo nitrata i nitrita, dimljenje, inicijalni broj i dodatih i prisutnih mikroorganizama – treba da budu izabrani tako da poželjna mikroflora ima preimućstvo u rastu.12

Treba naglasiti da se veliki broj nepoželjnih mikroorganizama ne može kontrolisati dodatkom starter i/ili zaštitnih mikroorganizama, pa higijena kod odabira sirovine ima presudan značaj za tok fermentacije.

7.3.2 Mikroorganizmi

Kao starter kulture u proizvodnji fermentisanih kobasica koriste se odabrani sojevi homofermentativnih bakterija mlečnokiselinskog vrenja i apatogene, katalaza-pozitivne koke (KPK). Tokom proizvodnje na površinu kobasica mogu da se inokulišu odabrane bele plesni, koje uglavnom pripadaju vrsti Penicilliumnalgiovense.17-19 Bakterije mlečne kiseline i katalaza-pozitivne koke tokom procesa proizvodnje fermentisanih kobasica učestvuju u čitavom nizu biohemijskih transformacija čije su posledice održivost proizvoda i nastanak senzornih svojstava – teksture, boje mirisa i ukusa (slika 7.1. i tabela 7.1).

7.3.2.1 Bakterije mlečne kiselineBakterije mlečne kiseline (BMK) jesu gram-pozitivni, mikroaerofilni, acidotolerantni

nesporogeni bacili i koke koji obično ne sintetišu katalazu (ali postoje i katalaza-pozitivni sojevi).16 Široko su rasprostranjene u različitim staništima, kao što su gastrointestinalni trakt, usna duplja i respiratorni sistem, uključujući i biljke i proizvode od mesa, mleka i povrća.20

U proizvodnji fermentisanih kobasica važne su vrste iz rodova Lactobacillus i Pediococcus.17, 21

Vrste iz roda Lactobacillus su uglavnom anaerobni (mogu biti i aerotolerantni), halotolerantni i acidurični ili acidofilni štapići. Rastu u temperaturnom intervalu 2–53° С (optimalno 30–40° С) i pH intervalu 3–8 (optimalno 5,5–6,2).20 Optimalna

7. FERMENTACIJA

130

temperatura za Lactobacillus plantaraum je 30–35° С, dok је за Lactobacillus sakei i Lactobacillus curvatus ta temperatura niža, tj. 25–30° С.15 U spontano fermentisanim kobasicama Evrope Lactobacillus sakei i Lactobacillus curvatus čine dominantnu mikrofloru, pri čemu je Lactobacillus sakei je kompetitivnija vrsta i čini od jedne polovine do dve trećine ukupno izolovanih BMK, dok Lactobacillus curvatus čini do jednu četvrtinu ukupnih BMK.8, 17, 21 Sojevi Lactobacillus sakеi i Lactobacillus curvatus danas su najprisutniji u komercijalnim starter kulturama za fermentisane kobasice.17

▲ Slika 7.1. Promene tokom fermentacije koje uzrokuju BMK i KPK6

Vrste iz roda Pediococcus su fakultativno aerobne i mikroaerofilne kokoidne bakterije, uglavnom tolerantne na visoke koncentracije soli (rastu na > 18% NaCl [w/v]) i mogu da rastu u pH intervalu 5–9.20 Optimalna temperatura rasta Pediococcus acidilactici veća je od 40° С, dok je za Pediococcus pentosaceus 30–35° С, pri čemu ne rastu na temperaturama nižim od 8° С.15 Pediokoke se veoma malo pojavljuju u fermentisanim kobasicama iz Evrope, ali su često prisutne u fermentisanim kobasicama iz SAD, gde se dodaju kao starter kulture i podesnije su od laktobacila kad je potrebna brza fermentacija na višim temperaturama.21

U tabeli 7.1. prikazani su najznačajniji mikroorganizmi koji čine starter kulture i njihov značaj za kvalitet fermentisanih kobasica.

131

Tabela 7.1. Mikroorganizmi kao starter kulture fermentisanih kobasica22

Grupa Vrste Metabolička aktivnost Uticaj na kvalitet

BMK

LactobacillusplantarumLactobacilluspentosusLactobacillussakeiLactobacilluscurvatisPediciccuspentosaceusPediciccusacidilactici

stvaranje mlečne kiseline

inhibicija patogenai nepoželjne mikroflore

ubrzavanje sušenja i stvaranja boje

KPKStaphylococcusxylosusStaphylococcuscarnosusKocuriavarians

redukcija nitrata i utrošak kiseonika

formiranje istabilizacija boje

razlaganje peroksida odlaganje užeglosti

lipoliza nastanak arome

Kvasci Debaryomyceshanseniiutrošak kiseonika odlaganje užeglosti

lipoliza nastanak arome

Plesni Penicilliumnalgiovense utrošak kiseonika stabilnost boje

razlaganje peroksida odlaganje užeglosti

oksidacija laktata nastanak arome

proteoliza nastanak arome

lipoliza nastanak aromeBMK – bakterije mlečne kiseline; KPK – katalaza pozitivne koke

Bakterije mlečne kiseline koje učestvuju u proizvodnji fermentisanih kobasica uglavnom su homofermentativne bakterije koje fermentišu šećere (heksoze) po EMP (Embden-Meyerhof-Paranas) putu preko brojnih međuproizvoda do pirogrožđane kiseline, čijom redukcijom (uz delovanje enzima laktat-dehidrogenaze) nastaje mlečna kiselina (≥ 90%) kao glavni proizvod metabolizma.12, 20 Stvaranjem mlečne kiseline snižava se pH vrednost sredine, što predstavlja najznačajniji efekat delovanja BMK.

BMK obično nemaju jaka proteolitička ni lipolitička svojstva, mada je kod nekih sojeva uočena određena proteolitička i lipolitička aktivnost.21, 23, 24

7.3.2.2 Katalaza pozitivne kokeMikrokoke i apatogene stafilokoke koje se koriste kao starter kulture pripadaju

porodici Micrococcaceae. Za fermentisane kobasice značajni su gram-pozitivni, koagulaza-negativni sojevi iz rodova Staphylococcusi/ili Micrococcus (Staphylococcusxylosus, Staphylococcuscarnosus i Kocuriavarians).21, 25 Starter kulture za kobasice koje se proizvode s dodatkom nitrita pored laktobacila sadrže i stafilokoke, dok kobasice s dodatkom nitrata sadrže još i mikrokoke koje mogu da redukuju nitrat u nitrit.17

Bez kiseonika iz vazduha one rastu slabo ili nikako, pa se uglavnom nalaze na rubovima sušenih kobasica.15 Koagulaza-negativne stafilokoke i kokurija učestvuju u

7. FERMENTACIJA

132

poželjnim reakcijama za vreme zrenja fermentisanih kobasica, kao što su stabilizacija boje, razgradnja peroksida, proteoliza i lipoliza – značajne za miris i ukus proizvoda (slika 7.1. i tabela 7.1).21, 25

Slabo su kompetitivne u prisustvu bakterija koje stvaraju kiselinu i njihov broj se često ne poveća više od 1 log ćelija po gramu.21 Da bi se postiglo njihovo poželjno dejstvo, potrebno je sačuvati njihovu fiziološku aktivnost bez obzira na rast.

Mikrokoke i stafilokoke nisu sposobne da brzo snize pH vrednost kao laktobacili, pa je uobičajeno da se u proizvodnji suvih kobasica koriste u kombinaciji s njima. Kako je njihova sposobnost razmnožavanja i enzimska aktivnost najbolja pri nešto većim pH vrednostima (višim od 5,4),15 mora se obratiti pažnja na vrstu šećera koja se dodaje (glukoza i saharoza se brzo fermentuju, laktoza sporije), kao i na temperaturu zrenja, naročito u početnoj fazi zrenja (ne smeju biti previsoke i ne niže od 10° C). Takođe, njihova optimalna aktivnost ispoljiće se samo ako su dodate u dovoljnom broju. Komercijalne kulture sadrže obično od 108 do 109 ćelija po gramu.

7.4 PRODUKTI METABOLIZMA I NJIHOV ZNAČAJ Pored mlečne kiseline, produkti metabolizma BMK su i druge organske kiseline

(sirćetna, buterna), zatim ugljen-dioksid, vodonik-peroksid, diacetil, reuterin, bakteriocini, biogeni amini i druga jedinjenja.26

Koagulaza-negativne koke stvaraju katalazu (razgradnja H2O2), nitrat-reduktazu (redukcija nitrata u nitrite) i na taj način utiču na formiranje karakteristične boje fermentisanih kobasica. Takođe imaju izraženija proteolitička i lipolitička svojstva od BMK, te učestvuju u nastanku mirisa i ukusa fermentisanih kobasica.27

7.4.1 Mlečna kiselina

Mlečna kiselina je najvažniji metabolički proizvod fermentacije suvih kobasica.8,

16, 26 Brzina proizvodnje i minimalno postignuta pH vrednost uglavnom zavise od aktivnosti dodatih starter kultura i spontane flore, vrste i količine dodatih šećera, temperature za vreme zrenja i vlage (аw).26

Tako su laktobacili aktivniji od pediokoka pri nižim pH vrednostima, a osim toga, zbog kraće lag-faze više šećera je dostupno laktobacilima nego pedidokokama, pa se njihov broj brže povećava.28 Među laktobacilima Lactobacillussakеi je kompetitivnija od ostalih vrsta, ima kraću lag-fazu, veći maksimalni rast i veći konačan broj ćelija.8 Takođe, optimalna temperatura pediokoka je viša (35–40° C) od optimalne temperature rasta laktobacila (25–30° С), pa su pediokoke podesnije od laktobacila kad je potrebna brza fermentacija na višim temperaturama.15, 21 Na brzinu fermentacije utiču i izbor i količina dodatih šećera. Monosaharidi (npr. glukoza [dekstroza]) brže

133

se fermentišu od disaharida (saharoza, laktoza), a oni opet brže od polisaharida zbog toga što disaharidi i polisaharidi moraju prvo da se hidrolizuju do monosaharida. I među šećerima iste grupe postoji razlika, pa se tako saharoza brže fermentiše od laktoze. Tako je dodatak 0,3% glukoze dovoljan da se pH smanji ispod 5,3, ali se isti efekat postiže sa 0,5% laktoze. Pri proizvodnji polusuvih fermentisanih kobasica kod kojih je proces proizvodnje kraći obično se dodaje 0,5–0,7% glukoze ili saharoze, odnosno 1% laktoze, čime se postižu pH vrednosti od 4,6–4,8 u roku do 48 h, što predstavlja najznačajniji efekat konzerviranja. Kod suvih fermentisanih kobasica čiji proces proizvodnje traje duže obično se doda 0,3% glukoze ili saharoze, odnosno 0,5% laktoze, čime se postižu pH vrednosti oko 5,0 za 3–5 dana, što uz postignutu aw vrednost (sušenje) ima značajan uticaj na konzerviranje.29, 30 Povećanje količine dodatih šećera većih od navedenih ne dovodi do značajnog i progresivnog smanjenja minimalno postignutih pH vrednosti zbog inhbitornog uticaja i na same bakterije mlečne kiseline.

Proizvodnja mlečne kiseline smanjuje pH vrednost kobasica, što, osim na održivost, utiče i na senzorni kvalitet proizvoda (tekstura, boja i ukus).

7.4.1.1 Antimikrobni uticaj Inhibirajući efekat mlečne kiseline zasniva se na smanjenju pH vrednosti (što pozitivno

utiče i na dejstvo nitrita/nitrata), kao i na bakteriocidnom dejstvu nedisosovanog dela.

Niska pH vrednost narušava homeostazu različitih patogena (Clostridium spp., Salmonella spp.), kao i izazivače kvarenja (npr. pseudomonade i enterokoke).6 Pri pH vrednostima 5,0 ili manje rast većine ostalih bakterija je suzbijen, tako da bakterijsku mikrofloru fermentisanih kobasica posle jednonedeljne fermentacije čine uglavnom bakterije mlečne kiseline, stafilokoke i mikrokoke.27

Nedisosovani deo mlečne kiseline može da probije ćelijsku membranu bakterije i inhibira metaboličke procese u ćeliji. Niža pH vrednost podrazumeva veći udeo nedisosovanog dela (budući da je za mlečnu kiselinu pKа = 3,86), a samim tim i jači inhibitorski uticaj. Unutar ćelije (pH = 7.0) kiselina disocira na jone koji ne mogu da prođu kroz ćelijsku membranu. Kako je neophodno da se održi neutralno stanje, ćelija troši energiju (ATP) da izbaci nastale jone, što dovodi do slabijeg rasta. Međutim, pH vrednosti karakteristične za suve kobasice obično nisu manje od 4,8, tako da je samo 10% mlečne kiseline u nedisosovanom obliku, što rezultira prilično umerenim inhibitorskim efektom.6

Uticaj pH vrednosti ne može se posmatrati izolovano od drugih činilaca koji sprečavaju rast nepoželjnih mikroorganizama i deluju sinergički (NaCl, nitriti, smanjenje aw vrednosti, bakteriocini i dr.).

7. FERMENTACIJA

134

7.4.1.2 Uticaj na bojuS padom pH vrednosti ubrzava se spontana redukcija nitrita u azot-monoksid,

koji u reakciji s mioglobinom gradi nitrozil-mioglobulin – jedinjenje koje gotovom proizvodu daje karakterističnu boju (videti poglavlje 4 – 4.2.3,Nitritiinitrati).8

7.4.1.3 Uticaj na teksturuPri pH vrednostima bliskim izoelektričnoj tački (5,2–5,3 za crveno meso) najmanja

je sposobnost vezivanja vode proteina mesa, čime je olakšano sušenje.16 Takođe, pojačava se agregacija proteina mesa prelaskom proteina iz sol u gel oblik, čime se (uz istiskivanje vode) povezuje nadev u celinu.3 Pri nižim pH vrednostima aktiviraju se endogeni (tkivni) enzimi koji razgrađuju proteine i pozitivno utiču na teksturu, miris i ukus proizvoda.31

7.4.1.4 Uticaj na miris i ukus Osnovni ukus fermentisanih kobasica uglavnom je određen stvaranjem mlečne

kiseline.

Pored mlečne kiseline, kao produkti mlečnokiselinske fermentacije nastaju i druge organske kiseline, kao što su sirćetna i buterna. Međutim, budući da se u proizvodnji fermentisanih kobasica koriste homofermentativne bakterije mlečne kiseline, njihova količina je mala. Takođe, stvaranje većih količina npr. sirćetne kiseline doprinosi neprijatnom mirisu i ukusu, tako da i pored veće antibakterijske aktivnosti sirćetne kiseline od mlečne, njen pozitivan značaj je mali.

7.4.2 Bakteriocini

Osim proizvodnje mlečne kiseline, neke bakterije mlečne kiseline doprinose održivosti i ispravnosti (bezbednosti) hrane stvarajući i druge supstance sa antimikrobnim dejstvom: bakteriocine i jedinjenja male relativne molekulske mase (< 1.000): organske kiseline, reuterin, diacetil, ugljen-dioksid, vodonik-peroksid i dr.

Bakteriocini su jedinjenja proteinske prirode koja se sintetišu u ribozomima i uništavaju ili inhibiraju rast drugih bakterija. Za razliku od antibiotika, u digestivnom traktu se ne apsorbuju kao aktivna jedinjenja niti utiču na mikrofloru debelih creva, jer mogu da se razlože do aminokiselina u prisustvu proteaza.6, 8, 21, 32

Bakteriocini koje proizvode bakterije mlečne kiseline uglavnom deluju na slične bakterije, dakle druge BMK (i na taj način doprinose kompetitivnosti), i druge gram-pozitivne bakterije. Najčešće deluju tako što stvaraju pore u ćelijskoj membrani. Gram-negativne bakterije (npr. E.coli O157:H7) imaju spoljnu membranu koja sprečava da bakteriocini (i druga jedinjenja relativne molekulske mase veće od 600 Da) dopru do plazma membrane.6, 8

135

Bakteriocini se razlikuju po spektru delovanja, načinu delovanja, molekulskoj masi i biohemijskim karakteristikama, pa ih na osnovu toga možemo razvrstati u četiri grupe: 1) lantibiotici, 2) mali termostabilni peptidi, 3) veliki termolabilni peptidi, 4) proteinski kompleksi.16, 32

Mehanizam delovanja bakteriocina, pre svih lantibiotika, sastoji se u formiranju pora u ćelijskoj membrani, što razultira curenjem ćelijskog sadržaja.

Druga grupa je najzanimljivija za proizvode od mesa. Za razliku od nisina (prva grupa), bakteriocini druge grupe stvaraju nedovoljno velike pore u ćelijskoj membrani za „curenje” ATP-a, ali se ATP ipak troši u cilju održavanja protonske sile (protonmotiveforce) koja se rasipa kroz pore.16 Najznačajniji bakteriocini druge grupe jesu kurvacin A, sakacin A, P i Ki pediocin RA-1/AcN. Kurvacin A (stvara ga Lactobacilluscurvatus) i sakacin A, P i K (Lactobacillus sakei) aktivni su prema drugim bakterijama mlečne kiseline i Listeriamonocytogenes, dok pediocin PA-1/AcH (Pediococcus acidilactici, Pediococcus parvulus i Lactobacillus plantarum) inhibira rast Staphylococcusaureus,ListeriamonocytogenesiClostridiumrerfingens.6, 16

Dakle, od laktobacila izolovanih iz fermentisanih kobasica bakteriocine često stvaraju Lactobacillus sakei, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis i Lactobacillus casei. Kad je reč o pediokokama, ova sposobnost utvrđena je kod Pediococcusacidilactici, Pediococcuspentosaceus, Pediococcus acidilactici i Pediococcus parvulus. Bakteriocine stvaraju i druge bakterije izolovane iz fermentisanih kobasica, kao što su Enterococcusfaecium, Leuconostocmesenteroides iLactococcuslactis, što daje mogućnost njihove primene kao funkcionalne starter kulture.6, 21, 25

Aktivnost sojeva koji stvaraju bakteriocine i njihova količina zavisi od sastava kobasica, proizvodnih uslova i upotrebe začina i aditiva. Visoke koncentracije soli mogu da smanje aktivnost bakteriocina, kao što mogu da spreče i razvoj bakterija koje ih stvaraju. Takođe, nemogućnost da se bakteriocini ravnomerno raspodele u proizvodu, mala rastvorljivost bakteriocina, inaktivacija proteazama mesa, rezistentnost sojeva na koje se deluje i spajanje s komponentama mesa, naročito adsorpcija na masnoći, česticama mesa ili proteinskih delova aditiva, faktori su koji mogu da ograniče aktivnost bakteriocina. Zbog svega toga preporučljivo je da se koriste sojevi koji se dobro prilagođavaju uslovima u fermentisanim kobasicama (sojevi koji su izolovani iz kobasica).6, 8, 21

7.4.3 Jedinjenja male relativne molekulske mase

7.4.3.1 Vodonik-peroksidU prisustvu kiseonika iz vazduha pojedini sojevi LactobacilluscurvatusiLactobacillus

sakei mogu stvoriti vodonik-peroksid. Vodonik-peroksid inhibira ili uništava bakterije tako što inaktivira njihove enzime. Međutim, vodonik-peroksid dovodi do neželjenih

7. FERMENTACIJA

136

senzornih karakteristika gotovog proizvoda (pojavu užeglosti i diskoloracije), pa je zbog toga njegovo prisustvo nepoželjno.26 Koagulaza-negativne koke, koje se koriste kao starter kulture, stvaraju enzim katalazu koji hidrolizuje vodonik-peroksid. Neke bakterije mlečne kiseline, npr. Lactobacillussakei, Lactobacillusplantarum, Lactobacilluspentosusi Pediococcusacidilactici, imaju katalaznu aktivnost koja je zavisna od prisustva hema. Iako je ta aktivnost mala u poređenju s KNK, poželjna je kod sojeva bakterija mlečne kiseline koje ulaze u sastav starter kultura.8

7.4.3.2 Reuterin Reuterin je metabolički proizvod stacionarne faze anaerobnog rasta bakterije

Lactobacilusreuterii u mešavini glukoze i glicerola ili gliceraldehida. To je jedinjenje male molekulske mase i predstavlja mešavinu monomera, hidriranog monomera i cikličnog dimera, β-hidroksi-propionaldehida, koja ima širok spektar delovanja, uključujući plesni, protozoe i veliki broj gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija. Smatra se da reuterin inhibitorno deluje na vrste Salmonella,Shigella,Clostridium,Staphylococcus,Listeria,CandidaiTrypanosoma. S druge strane, heterofermentativni laktobacili, uključujući i Lactobacillusreuterii, proizvode veće količine ugljen-dioksida, sirćetne kiseline i drugih jedinjenja koja mogu negativno uticati na miris i ukus, pa je njihova upotreba ograničena u fermentisanim kobasicama.6, 21, 26

7.4.3.3 Ugljen-dioksid Ugljen-dioksid nastaje kao proizvod fermentacije heterofermentativnih bakterija

mlečne kiseline preko dva metabolička puta:26

С6Н12О6 С2Н5ОН + CO2 (+ 1 АТP)

С6Н12О6 С3Н6О3 + СН3СООН + CO2 + (NADH2)

Ugljen-dioksid ima antibakterijski efekat jer stvara anaerobne uslove koji sprečavaju rast nekih aerobnih mikroorganizama, naročito gram-negativne aerobne bakterije, npr. pseudomonade. Međutim, u fermentisanim kobasicama nastanak ugljen-dioksida nije poželjan zbog senzornih karakteristika proizvoda. Naime, kao posledica nagomilavanja CO2 stvaraju se pore i procepi, dok u ekstremnim slučajevima kobasice šireg dijametra mogu i da puknu.

7.4.3.4 Diacetil i acetoinDiacetil (CH3-CO-CO-CH3) i acetoin (CH3-CH-CHOH-CH3) jesu međuproizvodi koji

mogu da nastaju metabolizmom od citrata ili preko piruvata. Diacetil ima antibakterijski efekat, inhibira kvasce i gram-negativne i gram-pozitivne bakterije, ali ne i bakterije mlečne kiseline. Od bakterija mlečne kiseline diacetil stvara Lactobacillussake,Lactobacilluscurvatis i dr. Takođe, diacetil i acetoin učestvuju u razvoju konačnog mirisa i ukusa fermentisanih kobasica. Međutim, njihov doprinos bezbednosti i održivosti proizvoda nije veliki jer se stvaraju u malim koncentracijama.21, 26

137

7.4.4 Mikronutrijenti

Upotreba sojeva koji stvaraju mikronutrijente i nutraceuticals, npr. vitamina i konjugovane linolne kiseline, kao starter kultura može dovesti do proizvoda prihvatljivijih sa zdravstvenog aspekta.21 Nutraceuticals su supstance koje se mogu smatrati hranom, a koje utiču na zdravlje, uključujući prevenciju i tretman bolesti.33

U pogledu stvaranja vitamina mnoge bakterije mlečne kiseline su ograničene. Međutim, pažljivom selekcijom mogu se izdvojiti sojevi koji stvaraju vitamine u značajnoj količini.21

Najbolji izvor konjugovane linolne kiseline jeste meso preživara jer nastaje bakterijskim hidrogenovanjem linolne kiseline u rumenu. Konjugovana linolna kiselina ima antioksidativna, antikancerogena i antiaterosklerotična svojstva, a takođe ima ulogu u kontroli gojaznosti, pozitivno utiče na imuni sistem i smanjuje rizik od dijabetesa. Pored mesa preživara, potencijalni izvor konjugovane linolne kiseline jesu i neke bakterije, uključujući laktobacile i bifidobakterije, koje mogu da je stvaraju, što otvara mogućnost povećanja nutritivne vrednosti fermentisanih kobasica.21

7.4.5 Biogeni amini

Biogeni amini su organske baze alifatične, aromatične ili heterociklične strukture koje nastaju u hrani mikrobiološkom dekarboksilacijom aminokiselina. Na taj način određene vrste bakterija obezbeđuju energiju u nutritivno siromašnom okruženju. Enzimi koji učestvuju u aminokiselinskoj dekarboksilaciji prisutni su kod truležnih i patrogenih bakterija kao što su vrste iz rodova Bacillus, Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Salmonella, Shigella. Pored truležnih i patrogenih bakterija, i određene vrste bakterija mlečnokiselinskog vrenja (Lactobacillus i Pediococcus), ali i vrste iz rodova Staphylococcus, Micrococcus i Kocuria sposobne su da dekarbolizuju aminokiseline. Prema tome, visok sadržaj BA se, pored pokvarene hrane, može naći u fermentisanim proizvodima s visokim sadržajem proteina, kao što su fermentisane kobasice i sirevi.8, 34

U proizvodima od mesa najzastupljeniji su tiramin, kadaverin i putrescin, a mogu nastati i drugi biogeni amini (histamin, triptamin, spermidin i dr.), koji su nazvani prema odgovarajućoj aminokiselini iz koje su nastali. Tako je histamin nastao dekarboksilacijom histidina, tiramin tirozina i tako dalje (slika 7.2). Biogeni amini su nepoželjni zbog negativnog uticaja na zdravlje. Prekomeran unos ovih amina može da izazove nervozu, gastrointestinalne tegobe i probleme s krvnim pritiskom. Trovanje histaminom dovodi do reakcija sličnih alergijama, dok unos velike količine tiramina izaziva migrensku glavobolju i iznenadno povećanje krvnog pritiska kod osetljivih osoba. Za neke biogene amine, kao što su putrescin, kadaverin, spermidin i spermin, kad reaguju s nitrozo jedinjenjima, vezuje se kancerogeni efekat.35-38

7. FERMENTACIJA

138

peptidi

proteini

proteinazeendopeptidaze

tirozin histidin triptofan lizin glutamin argininornitin

endopeptidazeegzopeptidaze

tiramin histamin triptamin kadaverin spermin spermidinputrescin

aminokiselinskedekarboksilaze

▲ Slika 7.2. Nastanak biogenih amina38

Biogeni amini imaju negativan uticaj naročito na potrošače čiji organizam ne stvara dovoljno amin-oksidaza (npr. zbog lečenja), enzima koji katališu oksidativnu deaminaciju amina uz nastanak aldehida, vodonik-peroksida i amonijaka.8, 35 Smatra se da je 500 mg/kg histamina i 100–800 mg/kg tiramina u hrani opasno po ljudsko zdravlje.37 Ispitivanjem tradicionalnih fermentisanih kobasica iz Evrope (54 proizvođača iz šest zemalja) utvrđeno je da 32% uzoraka sadrži manje od 150 mg/kg, dok 22% uzoraka ima veći sadržaj biogenih amina od 350 mg/kg.39

Prisustvo BA u hrani posledica je složene ravnoteže između sastava sredine i enzimske aktivnosti prisutne mikroflore. Veliki sadržaj proteina, rast mikroflore i proteolitička aktivnost tokom zrenja omogućuju nastanak prekursora (aminokiselina) za kasniju dekarboksilaciju, koju obavljaju i starter kulture i divlja mikroflora. Dakle, za njihovu akumulaciju u hrani potrebni su prisustvo aminokiselina, mikroorganizama sa aminokiselinskim dekarbosilazama i uslovi koji će omogućiti njihov rast i aktivnost.8 Upotreba sojeva BMK i KNK koji ne pokazuju aminodekarboksilaznu aktivnost ili sojeva sa aminooksidaznom aktivnošću može da utiče na značajno smanjenje stvaranja biogenih amina u fermentisanim kobasicama. Visok pH pojačava produkciju biogenih amina, verovatno zbog toga što pogoduje rastu dekarboksilaza pozitivnih bakterija, a takva zavisnost uočena je i za visoke vrednosti sadržaja vlage i aw. Brzim snižavanjem pH vrednosti, upotrebom šećera na višim temperaturama fermentacije, stvaraju se uslovi koji ne pogoduju rastu dekarboksilaza pozitivnih bakterija pridružene (nativne) mikroflore. Takođe, skladištenjem upakovanih proizvoda (MAP, vakuum ili aktivno pakovanje) na nižim temperaturama može se smanjiti akumuliranje biogenih amina. Jedan od osnovnih uslova za smanjenje količine nastalih biogenih amina jeste dobra proizvođačka praksa pri pripremi mesa za proizvodnju fermentisanih kobasica i nadeva kako bi se smanjio broj pridruženih bakterija.36

139

7.4.6 Produkti metabolizma koji utiču na miris i ukus

Miris i ukus fermentisanih kobasica posledica su više činilaca: porekla, količine i vrste sastojaka (meso, masno tkivo, so i začini), dimljenja, temperature, trajanja procesa i upotrebe starter kultura. Osnovni ukus uglavnom je određen stvaranjem mlečne kiseline (i malih količina drugih organskih kiselina), dok proizvodi proteolize i lipolize, npr. peptidi, aminokiseline, karbonilna jedinjenja i isparljiva jedinjenja, doprinose nastanku karakterističnog mirisa i ukusa (i teksture) fermentisanih kobasica.21, 24

Proteoliza je posledica aktivnosti i tkivnih proteinaza i proteinaza mikroorganizama, a kao rezultat te aktivnosti nastaju polipeptidi, peptidi i slobodne aminokiseline (slika 7.3).23, 41

ugljeni hidrati

piruvat

mlečna kiselinadiacetil lacataldehidacetoinMK kratkog lanca

proteini

peptidi

slobodne AK

proteoliza

proteoliza

lipidi

slobodne MK

lipoliza

autooksidacijabeta-oksidacija

aldehidi ketonialkoholiestri

alkoholialdehidikiseline

NH 3

deaminacija

reakcije razgradnje

tiolisulfidialdehidi račvastog nizaalkoholi račvastog nizakiseline račvastog niza CO 2

H2 O

respiracija

glicerol

O2

CO 2

druge AK amini

dekarboksilacija

transaminacija

AK – amino kiselineMK – masne kiseline

▲ Slika 7.3. Pojednostavljen prikaz procesa tokom proizvodnje fermentisanih kobasica.Deblje linije ukazuju na procese kojima najviše doprinose enzimi mišićnog i masnog tkiva.40

Smatra se da su za početnu razgradnju miofibrilarnih i sarkoplazmatičnih proteina odgovorne tkivne proteinaze, dok su mikrobiološki enzimi značajni u kasnijoj fazi proizvodnje fermentisanih kobasica (zrenje).21, 24 Najvažniji enzimi mišićnog tkiva koji učestvuju u proteolitičnim promenama jesu katepsini B, D i L, koji su stabilni tokom dugotrajnog procesa proizvodnje, imaju dobru aktivnost u kiseloj sredini i deluju na miofibrilarne proteine (miozin i aktin).3 Peptide nastale proteolizom tkivnih enzima bakterije dalje mogu da razgrađuju intracelularno na aminokiseline koje doprinose osnovnom ukusu fermentisanih kobasica i indirektno razvoju karakterističnog mirisa, s obzirom na to da su prekursori za mnoga isparljiva jedinjenja.21

Peptidi malih molekulskih masa i slobodne aminokiseline znatno doprinose ukusu fermentisanih kobasica dajući gorak, sladak i umami ukus. Asparaginska i glutaminska kiselina daju kiseli ukus, dok se za gorak ukus uglavnom vezuju aromatične

7. FERMENTACIJA

140

aminokiseline kao što su fenilalanin, triptofan i tirozin, a za sladak ukus alanin, serin, prolin, glicin i hidroksiprolin.3

Nastanak slobodnih aminokiselina rezultat je zajedničkog delovanja aminopeptidaza mišićnog tkiva i mikrobijalnih aminopeptidaza. Ovi enzimi aktivni su u neutralnoj sredini, a delimično su inaktivisani u kiseloj sredini. Zbog toga se fermentisane kobasice kod kojih je došlo do brzog pada pH vrednosti odlikuju malim sadržajem slobodnih aminokiselina. Takođe, količina slobodnih aminokiselina zavisi od sadržaja soli s obzirom na to da su enzimi koji učestvuju u njihovom nastanku delimično inhibirani kuhinjskom soli.

BMK pokazuju slabu proteolitičku aktivnost prema miofibrilarnim proteinima. Međutim, neki sojevi Lactobacilluscasei, Lactobacillusplantarum, Lactobacilluscurvatus i Lactobacillussakei doprinose hidrolizi sarkoplazmatskih proteina i razgradnji peptida nastalih proteolizom tkivnih enzima do aminokiselina.8

Proteolitička i lipolitička aktivnost stafilokoka je vrlo značajna za senzorni kvalitet fermentisanih kobasica. Stafilokoke, naročito StaphylococcusxylosusiStaphylococcuscarnosus, utiču na aromu metabolizmom aminokiselina i slobodnih masnih kiselina. Naročito je značajan katabolizam aminokiselina račvastog niza (leucina, izoleucina i valina), pri čemu nastaju isparljiva jedinjenja metil-aldehidi i njihove kiseline, metil-ketoni i alkoholi, koji značajno doprinose mirisu fermentisanih kobasica. Za razliku od stafilokoka, laktobacili i pediokoke pokazuju nizak katabolizam aminokiselina račvastog niza i zbog toga nemaju glavnu ulogu u stvaranju jedinjenja koja doprinose razvoju mirisa fermentisanih kobasica.14, 21

Smatra se da lipoliza, uz proteolizu, ima glavnu ulogu u nastanku arome. Iako pojedina istraživanja navode da su tkivne lipaze primarno odgovorne za lipolizu tokom fermentacije, druga istraživanja utvrdila su lipolitičku aktivnost bakterija, naročito stafilokoka. Lipoliza je samo prvi korak procesa i praćena je daljom oksidativnom razgradnjom oslobođenih masnih kiselina u alkane, alkene, alkohole, aldehide, ketone i jedinjenja s furanskim prstenom (slika 7.3). Tačnije, masne kiseline kratkog niza (C <6) direktno utiču na miris tako što su uzrokuju jak miris na sir, dok su masne kiselinesrednjeg i dugog prekursori za nastanak pomenutih jedinjenja.21, 24 Stafilokoke oksidiraju slobodne masne kiseline preko β-oksidativnog puta, pri čemu nastaju masne kiseline kratkog niza i β-ketokiseline, koje se dalje razgrađuju u reakcijama dekarboksilacije do metil-ketona. Proizvodi dalje razgradnje metil-ketona su sekundarni alkoholi. Metil-ketoni su nosioci mlečnog mirisa uglavnom zbog diacetila (miris na maslac), ali doprinose i drugim mirisnim notama: na pečurke (1-okten-3-on), slatkast miris (2-pentanon) i miris na bilje. Sekundarni alkoholi nemaju veliki doprinos mirisu fermentisanih kobasica verovatno zbog visokog praga osetljivosti/detekcije.42 Osim što doprinose nastanku mirisa i ukusa, stafilokoke sprečavaju i nastanak naknadnog

141

mirisa i ukusa (offflavor) i mogu se koristiti za kontrolu oksidacije nezasićenih masnih kiselina zbog prisustva nitrat-reduktaze i antioksidativnih aktivnosti.21

Lipolitička aktivnosti invitro laktobacila utvrđena je kod Lactobacillussakei,LactobacilluscurvatusiLactobacillusplantarum. Međutim, laktobacili često pokazuju malu lipolitičku aktivnost pri uslovima prisutnim u fermentisanim kobasicama. Laktobacili poseduju intracelularne i ekstracelularne lipaze. Ekstracelularne lipaze učestvuju u hidrolizi monoglicerida, diglicerida i triglicerida masnih kiselina kratkog lanca, dok intracelularne lipaze imaju mali uticaj na trigliceride.14, 21, 43

Stafilokoke doprinose nastanku karakterističnog mirisa fermentisanih kobasica i stvaranjem estara, preko reakcije kiseline i alkohola. Enzimi koji učestvuju u ovim reakcijama mogu takođe i da hidrolizuju nastale estre. Za miris fermentisanih kobasica najznačajniji su etil-estri, koji su odgovorni za karamel i voćne mirisne note fermentisanih kobasica.42

Pored enzimskih reakcija, nastanku mirisa fermentisanih kobasica doprinose i hemijske reakcije kao što su autooksidacija masnih kiselina (nastaju aldehidi, ketoni, alkoholi, estri i karboksilne kiseline) i Strekerova degradacija (oksidativnom deaminacijom i dekarboksilacijom aminokiselina nastaju aldehidi).42

7. FERMENTACIJA

142

Pitanja

1. Koja fermentacija se dešava pri proizvodnji fermentisanih kobasica?2. Šta je spontana a šta kontrolisana fermentacija?3. Šta su starter kulture?4. Koji mikroorganizmi ulaze u sastav starter kultura?5. Kakav je značaj mlečne kiseline na kvalitet fermentisanih kobasica?6. Šta su bakteriocini i kako nastaju?7. Kako nastaju biogeni amini i koji je njihov značaj?

Literatura 1. Shurtleff W and Aoyagi A, A Brief History of Fermentation, East and West. http://www.soyinfocenter.com/HSS/fermentation.php [11.13.2015. 2015]. 2. Zeuthen P, (2007). A Historical Perspective of Meat Fermentation, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Toldrá F. Blackwell Publishing, Oxford, pp 3–8. 3. Demeyer D, (2006). Meat Fermentation: Principles and Applications, in Handbook of food science, technology, and engi-neering, ed. by Hui Y. Taylor & Francis, Boca Raton 4. Stamenković T, Đurković A, Orlić Z, Hromiš A, Vlaisavljević M and Janković D, (1991). Kvalitet čajne kobasice u zavisnosti od količine dodatog masnog tkiva. Tehnologiaj mesa 32:105–108. 5. Jay JM, Loessner MJ and Golden DA, Modern food microbiology. http://site.ebrary.com/id/10229285. 6. Tyopponen S, Petaja E and Mattila-Sandholm T, (2003). Bioprotectives and probiotics for dry sausages. International Journal of Food Microbiology 83:233–244. 7. Vuković IK, (2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 8. Ammor MS and Mayo B, (2007). Selection criteria for lactic acid bacteria to be used as functional starter cultures in dry sausage production: An update. Meat Science 76:138–146. 9. Ruiz J, (2008). Ingredients, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Toldrá F. Blackwell Publishing Ltd, pp 59–76. 10. Soyer A, (2005). Effect of fat level and ripening temperature on biochemical and sensory characteristics of naturally fermented Turkish sausages (sucuk). Eur Food Res Technol 221:412–415. 11. Mihajlović B, (1986). Mikrobiologija 1 - Opšta mikrobiologija sa osnovima imunologije. Veterinarski fakultet, Beograd. 12. Leroy F, Verluyten J and De Vuyst L, (2006). Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation. Int J Food Microbiol 106:270–285. 13. Garriga M and Aymerich T, (2014). The Microbiology of Fermentation and Ripening, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Toldrá F. John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK, pp 107–115. 14. Hammes WP and Hertel C, (1998). New developments in meat starter cultures. Meat Science 49:125–138. 15. Geisen R, Lücke F-K and Kröckel L, (1993). Starter and protective cultures for meats. Fleischwirstschaft international 1:34–43. 16. Erkkilèa S, (2001). Bioprotective and probiotic meat

RezimeFermentisane kobasice su proizvodi od mesa koji se tradicionalno proizvode dugi niz godina, a zbog svojih nutritivnih i senzornih svojstva veoma su cenjene. Vekovima se tehnologija proizvodnje prenosila s generacije na generaciju do otkrića mikroskopa i saznanja da su za njihov kvalitet zaslužne bakterije mlečnokiselinskog vrenja. Sredinom prošlog veka u proces proizvodnje se uključuju starter kulture (selekcionisani sojevi bakterija, kvasaca i plesni), a u poslednjoj deceniji postaju njen sastavni i nezaobilazni deo. Bakterije mlečnokiselinskog vrenja metabolišu šećere do mlečne kiseline, koja ima značajan efekat konzerviranja i utiče na senzorni kvalitet proizvoda. Pored nje, produkti metabolizma starter kultura jesu različita jedinjenja koja oplemenjuju miris i ukus i doprinose održivosti proizvoda.

143

starter cultures for the fermentation of dry sausages, Ed. University of Helsinki. Finland., Helsinki, pp 62, [37] s. 17. Hugas M and Monfort JM, (1997). Bacterial starter cultures for meat fermentation. Food Chem 59:547–554. 18. Tabanelli G, Coloretti F, Chiavari C, Grazia L, Lanciotti R and Gardini F, (2012). Effects of starter cultures and fermentation climate on the properties of two types of typical Italian dry fermented sausages produced under industrial conditions. Food Control 26:416–426. 19. López C, Medina LM, Priego R and Jordano R, (2006). Be-haviour of the constitutive biota of two types of Spanish dry-sausages ripened in a pilot-scale chamber. Meat Science 73:178–180. 20. Sun Z, Yu J, Dan T, Zhang W and Zhang H, (2014). Phylogenesis and Evolution of Lactic Acid Bacteria, in Lactic Acid Bacteria, ed. by Zhang H and Cai Y. Springer Netherlands, pp 1–101. 21. Leroy F, Verluyten J and De Vuyst L, (2006). Functional meat starter cultures for improved sausage fermentation. Int J Food Microbiol 106:270–285. 22. Lücke F-K, (1994). Fermented meat products. Food Res Int 27:299–307. 23. Spaziani M, del Torre M and Stecchini ML, (2009). Changes of physicochemical, microbiological, and textural properties during ripening of Italian low-acid sausages. Proteolysis, sensory and volatile profiles. Meat Science 81:77–85. 24. Casaburi A, Di Monaco R, Cavella S, Toldra F, Ercolini D and Villani F, (2008). Proteolytic and lipolytic starter cultures and their effect on traditional fermented sausages ripening and sensory traits. Food Microbiol 25:335–347. 25. Toldrá F and Hui YH, (2007). Handbook of fermented meat and poultry. Blackwell Pub., Ames, Iowa. 26. Weber H, (1994). Dry sausage manufacture/The importance of protective cultures and their metabolic products. Fleischwirstschaft international 74:278–282. 27. Cocconcelli PS and Fontana C, (2014). Bacteria, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Toldrá F. John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK, pp 117–128. 28. Landvot A and Fischer A, (1992 ). Dry Sausage Ripening/Target control of the acidification achieved by starter cultures, Part 2 Fleischwirstschaft international 1:40–42. 29. Ruiz J and Pérez-Palacios T, (2014). Ingredients, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Toldra F. John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK, pp 55–67. 30. Feiner G, (2008). Meat products handbook: Practical science and technology. Woodhead Pub.[u.a.], Cambridge. 31. Hughes MC, Kerry JP, Arendt EK, Kenneally PM, McSweeney PLH and O’Neill EE, (2002). Characterization of proteolysis during the ripening of semi-dry fermented sausages. Meat Science 62:205–216. 32. Cleveland J, Montville TJ, Nes IF and Chikindas ML, (2001). Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. International Journal of Food Microbiology 71:1–20. 33. Andlauer W and Furst P, (2002). Nutraceuticals: a piece of history, present status and outlook. Food Res Int 35:171–176. 34. Suzzi G and Gardini F, (2003). Biogenic amines in dry fermented sausages: a review. International Journal of Food Microbiology 88:41–54. 35. Gardini F, Martuscelli M, Crudele MA, Paparella A and Suzzi G, (2002). Use of Staphylococcus xylosus as a starter culture in dried sausages: effect on the biogenic amine content. Meat Science 61:275–283. 36. Gonzalez-Fernandez C, Santos EM, Jaime I and Rovira J, (2003). Influence of starter cul-tures and sugar concentrations on biogenic arnine contents in chorizo dry sausage. Food Microbiol 20:275–284. 37. Mah JH and Hwang HJ, (2009). Inhibition of biogenic amine formation in a salted and fermented anchovy by Staphylococcus xylosus as a protective culture. Food Control 20:796–801. 38. Jairath G, Singh PK, Dabur RS, Rani M and Chaudhari M, (2015). Biogenic amines in meat and meat products and its public health significance: a review. Journal of Food Science and Technology 52:6835–6846. 39. Latorre-Moratalla ML, Veciana-Nogués T, Bover-Cid S, Garriga M, Aymerich T, Zanardi E, Ianieri A, Fraqueza MJ, Patarata L, Drosinos EH, Lauková A, Talon R and Vidal-Carou MC, (2008). Biogenic amines in traditional fermented sausages produced in selected European countries. Food Chem 107:912–921. 40. Demeyer D and Toldrá F, (2004). FERMENTATION, in Encyclopedia of Meat Sciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 467–474. 41. Diaz O, Fernandez M, DeFernando GDG, delaHoz L and Ordonez JA, (1997). Proteolysis in dry fermented sausages: The effect of selected exogenous pro-teases. Meat Science 46:115–128. 42. Flores M and Olivares A, (2015). Flavor, in Handbook of Fermented Meat and Poultry, ed. by Fidel Toldrá, Y. H. Hui, Iciar Astiasarán, Joseph G. Sebranek and Talon R. John Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK, pp 217–225. 43. Hierro E, de la Hoz L and Ordóñez JA, (1997). Contribution of Microbial and Meat Endogenous Enzymes to the Lipolysis of Dry Fermented Sausages. J Agr Food Chem 45:2989–2995.

145

SUŠENJE8Cilj ovog poglavlja jeste da čitaoce upozna s principima i postupcima sušenja mesa i proizvoda od mesa.

Meso je namirnica bogata značajnim nutrijentima i smatra se da njegovo konzumiranje ima presudnu važnost za optimalan rast i razvoj ljudskog organizma. S obzirom na značaj mesa u ishrani, ljudi su još od pojave prvih civilizacija razvili načine da produže njegovu održivost. U prvim ljudskim zajednicama sušenje, soljenje, dimljenje i kuvanje mesa omogućilo je produžetak održivosti mesa, a s razvojem civilizacije primena ovih postupaka olakšala je trgovinu i transport proizvoda od mesa, čime je poboljšan kvalitet života. Podaci o sušenim proizvodima od mesa sežu do sumerskih gradova i severnih i istočnih krajeva Mongolije.1, 2

Iako su s vremenom razvijeni novi postupci konzervisanja mesa i znatno usavršeni oni od davnina poznati, razlozi za sušenje mesa ostali su isti: dugotrajna održivost, smanjenje troškova pakovanja i transporta uzrokovanih smanjenjem mase i zapremine proizvoda i superiorni senzorni kvalitet.

Danas su u upotrebi različiti postupci sušenja mesa i opreme koja ih prati, tako da se, pored tradicionalnog sušenjа mesa u struji vazduha (hladnog i toplog), primenjuju: sušenje mesa u pregrejanoj pari, sušenje mesa u vakuumu, sušenje smrznutog mesa (liofilizacija) i sušenje smrznutog mesa uz primenu mikrotalasa. Kvalitet sušenog mesa i proizvoda od mesa, a naročito boja, tekstura, poroznost i kapacitet rehidracije, određen je primenjenim postupcima sušenja.2

Sušenjem mesa smanjuje se sadržaj vode i aw vrednost mesa i proizvoda od mesa, čime se usporavaju enzimske reakcije, zaustavlja se rast mikroorganizama i odlažu se promene koje su posledica njihove aktivnosti.3 Tokom sušenja mesa i proizvoda od mesa dolazi do biohemijskih i strukturnih promena, što utiče na nutritivni i

8. SUŠENJE

146

senzorni kvalitet. Kao postupak konzervisanja sušenje je često povezano sa ostalim postupcima koji su počeli da se primenjuju zajedno sa sušenjem, kao što su soljenje, dimljenje i fermentacija, i stoga ne treba da se posmatra zasebno i izolovano od njih.

8.1 PRINCIPI SUŠENJASušenje je proces u kome se voda uklanja iz hrane isparavanjem ili sublimacijom.

Vodena para se uklanja strujom vazduha ili difunduje na apsorber ili na hladnu površinu na koju se smrzava. Postupci sušenjа u kojima se koristi struja vazduha nazivaju se konvektivno sušenje, dok difuzija molekula vode dominira kod vakuum sušenja i liofilizacije (sušenja smrznute hrane). Temperatura je vrlo važan činilac sušenja, jer je pri većim temperaturama sušenje intenzivnije, naročito na početku procesa.4 Toplota se može dovesti u proizvod od eksternog izvora ili može nastati u samom proizvodu kao posledica delovanja npr. mikrotalasa.5

Osnovni cilj sušenja, kao što je već rečeno, jeste produžetak održivosti mesa i proizvoda od mesa uklanjanjem vlage. Međutim, sadržaj vlage u mesu i proizvodima od mesa (i hrani uopšte) nije merilo održivosti. Da održivost hrane ne zavisi od sadržaja vlage, već od aktivnosti vode (aw), prvi je zaključio Skot 1952. godine. Aktivnost vode je mera stanja vode u sistemu (hrani), tj. sposobnosti vode da se ponaša kao rastvarač i da učestvuje u biohemijskim reakcijama – dostupnost vode mikroorganizmima, reakcijama koje katališu enzimi i nekim neenzimskim reakcijama (Majardova reakcija). Drugim rečima, aktivnost vode predstavlja meru termodinamičko-hemijskog potencijala vode u hrani. Aktivnost vode pod izobarskim uslovima i na temperaturama prerade hrane (–20–120° C) predstavlja odnos parcijalnog pritiska vodene pare iznad hrane (p) i parcijalnog pritiska vodene pare iznad vode (p0) na istoj temperaturi i pritisku.4, 6

0

,wpa t pp

=

Aktivnost vode apsolutno suvog materijala je 0, dok je aw vrednost čiste vode 1.

Odnos između aw vrednosti i relativne vlažnosti (RH) vazduha može se prikazati na sledeći način:

100wRHa =

Odnos sadržaja vlage u hrani (meterijalu) i aw vrednosti nije linearan i prikazuje se sorpcionom izotermom. Sorpciona izoterma sušenja goveđeg mesa prikazana je na slici 8.1.4, 6

147

Aktivnost vode zavisi od sadržaja vode u namirnici, vrste i količine rastvorenih materija u njoj (soli, šećeri, neproteinska azotna jedinjenja) i načina vezivanja vode u namirnici (voda vezana za proteine i ugljene hidrate, dispergovana u emulzijama).

aktivnost vode, aw

sadr

žaj v

lage

(g/1

00 g

suve

mat

erije

)

00

5

10

15

20

25

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

▲ Slika 8.1. Sorpciona izoterma sušenja goveđeg mesa4

Oko 70% vode mišića nalazi se unutar miofibrlia, 20% u sarkoplazmi, a oko 10% zadržavaju vezivnotkivne ovojnice. Oko 5% ukupne vode vezano je za disosovane i nedisosovane polarne grupe miofibrilarnih proteina i obrazuje hidratacioni sloj oko proteina. Ova voda ne pokazuje svojstva slobodne vode, tj. loš je rastvarač, ne zamrzava se na niskim temperaturama i nije dostupna hemijskim i enzimskim reakcijama. Ostalu vodu (oko 95%) čine imobilisana (kapilarnim silama i bočnim vezama lanaca proteina) i slobodna voda, koje su dostupne hemijskim i enzimskim reakcijama. Prilikom sušenja mesa uklanja se slobodna voda i deo labavo imobilisane vode, čime se smanjuje aw vrednost. Smanjenjem sadržaja vlage u proizvodu povećava se koncentracija rastvorenih jedinjenja u preostaloj vodi, čime se dodatno smanjuje aw vrednost. Upotreba dodataka kao što su kuhinjska so i polifosfati utiče na smanjenje aw vrednosti. Sušenjem soljenih i salamurenih proizvoda dodatno se povećava koncentracija rastvorenih jedinjenja u preostaloj vodi i smanjuje aw vrednost. Prema tome, sušenjem salamurenog mesa mogu se dobiti proizvodi dovoljno niske aw vrednosti koji nisu prekomerno isušeni. Niže aw vrednosti omogućavaju dužu održivost proizvoda. Generalno, većina bakterija prestaje da se razmnožava pri aw vrednostima manjim od 0,90 (slika 8.2.), a kvasci i plesni na manjim od 0,75. Minimalna aw vrednost zavisi i od drugih primenjenih postupaka konzervisanja: hlađenje, fermentacija, toplotna obrada, dimljenje i dr.3, 7

8. SUŠENJE

148

PROIZVODI OD MESAaw MIKROORGANIZMI

Campylobacter spp.Clostridium botulinum tip E*Shigella spp.Yersinia enterocolitica Vibrio vulnificusEnterohemorrhagicEscherichia coliSalmonella spp. Clostridium botulinum Vibrio parahaemolyticus Bacillus cereusClostridium perfringens Staphylococcus aureusListeria monocytogenes

Sveže meseSuva fermentisana kobasicatipa španske kobasice

Suva šunkaSuvomesnati proizvodtipa italijanskog Proscuittini

Suva kobasicatipa italijanske Genoa Salami

Suvomesnati proizvodtipa španskog Cecine león

Suva fermentisana kobasicatipa španske kobasice Salchichón

0,990,96

0,880,87

0,87

0,86

0,849

0,980,970,970,970,960,950,940,940,940,930,930,920,880,83

aw aw

1,00

0,95

0 90

0 85

0 80

0 75

0 70

0 65

0 60

▲ Slika 8.2. Uticaj aw vrednosti na rast određenih bakterija5

Sadržaj vlage u tzv. krtom mesu je oko 75%, dok je njegova aw vrednost 0,98–0,99. Suvomesnati proizvodi (npr. pršut i pršuta) i suve fermentisane kobasice (npr. kulen, sudžuk i dr.) obično imaju aw vrednost u intervalu 0,80–0,90, dobro su održivi i mogu se čuvati na sobnoj temperaturi. Ovi proizvodi od mesa spadaju u grupu namirnica srednje vlažnosti koje imaju aw vrednost u intervalu 0,60–0,90 i sadržaj vlage 10–40%. Polusuve fermentisane kobasice obično imaju aw vrednost u intervalu 0,90–0,94, dok barene kobasice (npr. frankfurter i parizer), kuvane kobasice (npr. pašteta) i dimljeni proizvodi (npr. dimljena pečenica) u intervalu 0,94–0,98 i spadaju u grupu namirnica visoke vlažnosti koje imaju aw vrednost veću od 0,90. Većina ovih proizvoda, pre svih oni koji su obrađeni toplotom na temperaturama pasterizacije, čuva se na temperaturi 0–4° C. Najnižu aktivnost vode ima liofilizovano meso, koje spada u grupu namirnica niske vlažnosti, aw vrednost < 0,60.3, 4

149

8.2 KINETIKA SUŠENJATokom sušenja hrane u čvrstom stanju odvijaju se istovremeno dva procesa (slika

8.3):4

• prenos energije,

• prenos vlage iz unutrašnjosti na površinu hrane i potom njeno isparavanje uokolnu sredinu.

struja vazduha

difuzija

konvekcija

HRANA

kondukcija

▲ Slika 8.3. Prenos toplote i mase tokomsušenja hrane u čvrstom stanju4

Kod konvektivnog sušenja (slika 8.3) toplota se prenosi od okolnog vazduha na površinu hrane (mesa). Ovaj proces zavisi od brzine strujanja vazduha i njegove temperature. Smer strujanja vazduha, veličina i oblik hrane koja se suši takođe utiču na prenos toplote na njenu površinu. Toplota se potom s površine hrane kondukcijom prenosi u unutrašnjost, što zavisi od razlike temperature površine hrane i njene unutrašnjosti, strukture i termofizičkih karakteristika (toplotni kapacitet, toplotna provodljivost). Sa smanjenjem sadržaja vlage smanjuje se toplotna provodljivost, tako da je prenos toplote na kraju sušenja manji nego na početku. Budući da se sušenje mesa i proizvoda od mesa najčešće obavlja po principima konvektivnog sušenja (u struji vazduha), pri konstantnoj temperaturi, prenos toplote se dešava na početku sušenja, kad postoji razlika temperature između proizvoda i okolnog vazduha. Promena vlažnosti (brzine sušenja) s vremenom (sadržajem vlage) predstavlja krivu sušenja (slike 8.4 i 8.5). Ako se uslovi sušenja ne menjaju (konstantna t i RH), prva faza sušenja se naziva faza indukcije (predgrevanja) – oblast AB slike 8.4 i 8.5. Kada temperatura proizvoda i njegove površine dostigne temperaturu vlažnog termometra, ukupna količina toplote koja se prenese na površinu proizvoda troši se na isparavanje vlage i počinje faza intenzivnog sušenja (BC, slike 8.4. i 8.5).

8. SUŠENJE

150

Slika 8.4. Kriva sušenja – promena sadržaja vlage s vremenom5

sadr

žaj v

lage

tc

Xc

A B

C

D

vreme

▲ Slika 8.5. Kriva sušenja – zavisnost brzinesušenja od sadržaja vlage4

brzin

a su

šenj

a

Xc X0Xe

A

B

D

C

sdražaj vlage

U ovoj fazi površina proizvoda je vlažna jer je brzina isparavanja vlage s nje manja (ili jednaka) od brzine transporta vlage iz unutrašnjosti proizvoda do njegove površine. Brzina sušenja je maksimalna i konstantna, tj. vlažnost se menja konstantnom brzinom. U ovoj fazi se uklanja slobodna vlaga, a proces je sličan isparavanju vlage sa slobodne vodene površine. Vlaga se do površine prenosi difuzijom i kapilarnim tokom. Tokom ovog perioda dolazi do najvećeg smanjenja volumena hrane koja se suši. S daljim sušenjem smanjuje se sadržaj vlage u proizvodu i otežan je transport preostale vlage na površinu. Ovde se završava faza intenzivnog (konstantnog) sušenja, postignuta vlažnost proizvoda naziva se kritična vlažnost (Xc), a vreme potrebno da se ona postigne kritično vreme sušenja (tc).4, 5

Dalje sušenje je otežano jer je koeficijent difuzije vlage u ovim uslovima mali i zavisi od sadržaja vlage. U ovoj fazi, koja se naziva faza opadajuće brzine sušenja (oblast CD, slika 8.4. i 8.5), smanjenje sadržaja vlage od nekoliko procenata dovodi do višestrukog smanjenja koeficijenta difuzije vlage. U ovoj fazi se uklanja kapilarna

151

i vezna voda u mesu i proizvodima od mesa. Brzina sušenja u ovoj fazi je mala i sadržaj vlage (aw vrednost) opada sporo do postizanja ravnotežne vrednosti (Xe) za posmatrane uslove sušenja, tj. ravnoteže s relativnom vlažnošću (aw vrednosti) okolnog vazduha. Proces sušenja tada prestaje (tačka D).4, 5

Na slici 8.6. prikazan je odnos sorpcione izoterme i faza sušenja. Tokom faze intenzivnog sušenja aw vrednost proizvoda je bliska jedinici i u ovoj fazi velike promene u sadržaju vlage rezultuju malim promenama aw vrednosti. Međutim, u fazi opadajuće brzine sušenja male promene u sadržaju vlage rezultuju značajnim promenama aw vrednosti.5

sadr

žaj v

lage

faza intenzivnogsušenja

faza opadajućegsušenja

0 1aw

▲ Slika 8.6. Odnos između sorpcione izoterme i faza sušenja5

Brzina sušenja zavisi od spoljašnjih i unutrašnjih činilaca. Spoljašnji činioci određuju brzinu isparavanja vlage s površine proizvoda u okolni vazduh – brzina, relativna vlažnost (aw vrednost) i temperatura vazduha, oblik i veličina proizvoda koji se suši. Unutrašnji činioci određuju brzinu transporta vlage iz unutrašnjosti proizvoda do njegove površine – sastav proizvoda (odnos proteini : mast : vlaga), stepen usitnjenosti i veličina proizvoda koji se suši, kao i tretman pre sušenja (usitnjavanje, kuvanje, zamrzavanje).

8. SUŠENJE

152

8.3 SUŠENJE U STRUJI VAZDUHASušenje u struji hladnog vazduha najdominantniji je oblik sušenja proizvoda od

mesa. Ovim postupkom se vekovima suše fermentisane kobasice (kulen, sudžuk i dr.) i suvomesnati proizvodi (njeguški pršut, užička pršuta, parmska šunka i dr.).

Fermentisane kobasice prave se usitnjavanjem mesa i masnog tkiva i njihovim mešanjem s kuhinjskom soli, začinima i drugim dodacima (videti poglavlje 7, Fermentacija). Napravljeni nadev se puni u propusne omotače i podvrgava se procesima dimljenja, fermentacije, sušenja i zrenja.

Sušenje fermentisanih kobasica počinje neposredno po punjenju nadeva u propusne omotače (tokom tzv. faze ceđenja, tj. zasušivanja površine omotača) i nastavlja se za vreme dimljenja, fermentacije i zrenja. Tokom sušenja se uporedo odvijaju dva procesa:3, 8

• prenos vlage iz unutrašnjosti kobasica prema periferiji – unutrašnja difuzija,

• isparavanje vlage s površine kobasica i prenos vodene pare u spoljnu sredinupreko graničnog sloja – spoljašnja difuzija.

Unutrašnja difuzija vlage počinje kad opadne parcijalni pritisak vodene pare na površini kobasica i zbog pojave gradijenta vlažnosti duž poluprečnika kobasica počinje difuzija vlage iz unutrašnjosti ka površini kobasica, odakle vlaga isparava uz potrošnju toplote iz okolnog vazduha, zbog čega je potrebno održavati njegovu temperaturu konstantnom. Za optimalni kvalitet

vlaga vazduha

strujanje vazduha

proizvoda poželjno je da se spoljašnja difuzija odvija neznatno manjom ili istom brzinom sa unutrašnjom difuzijom, tj. da s površine kobasica u okolni

vlaga kobasice vazduh ispari ista količina vlage koja ▲ Slika 8.7. Optimalno sušenje fermentisanih kobasica unutrašnjom difuzijom dospe na nju

(slika 8.7). Brzina ovih procesa određena je relativnom vlažnošću, brzinom strujanja i temperaturom vazduha, ali i prečnikom kobasica, stepenom usitnjenosti nadeva, brzinom pada pH vrednosti i sadržajem masti.

Ako je relativna vlažnost vazduha premala i/ili brzina strujanja velika, spoljašnja difuzija se odvija brže od unutrašnje, dolazi do sušenja površine kobasica i formiranja suvog ruba – prstena (slika 8.8), kao i do pojave naboranosti površine i deformacije oblika fermentisanih kobasica. For miranje suvog ruba je ireverzibilni proces i otežava

153

dalje sušenje, dok naboranost površine utiče na smanjenje prihvatljivosti proizvoda. Preporučuje se da početna relativna vlažnost u komorama za dimljenje bude 2–4% manja od aw vrednosti kobasica da brzina spoljašnje difuzije ne bi bila veća od brzine unutrašnje, čime se onemogućuje početno intenzivno sušenje površine kobasica i stvaranje suvog ruba i naborane površine. Tokom daljeg procesa proizvodnje RH se postepeno smanjuje (npr. 1–3% dnevno) da bi se sušenje nastavilo do željenog sadržaja vlage u proizvodu.3, 8, 9

Temperatura vazduha 22–26° C tokom dimljenja obezbeđuje dovoljnu količinu toplote za isparavanje vlage s površine kobasica i optimalne uslove za razvoj bakterija mlečne kiseline i pad pH vrednosti do izoelektrične tačke proteina mesa, čime je sušenje olakšano (u izoelektričnoj tački sposobnost vezivanja vode miofibrilarnih proteina je najmanja).

niska vlažnost vazduha

vlaga kobasice

vazduh velikebrzine

niska vlažnost vazduha

vazduh velikebrzine

suvi rubzarobljena

vlaga

▲ Slika 8.8. Nastanak suvog ruba prilikom sušenja fermentisanih kobasica

S obzirom na to da je sadržaj vlage u proizvodu najveći na početku sušenja (tj. dimljenja ako se kobasice dime), i brzina strujanja vazduha je takođe najveća (oko 0,8 m/s) u ovoj fazi procesa proizvodnje kako bi se obezbedili dovoljno uklanjanje vlage s površine kobasica i ravnomerna raspodela temperature i relativne vlažnosti unutar komore.9

Kobasice većeg prečnika se sporije suše od kobasica ma njeg prečnika a istog stepena usitnjenosti (slika 8.9). Veći prečnik kobasica (istog stepena usitnjenosti) smanjuje površinu isparavanja vlage po jedinici mase proizvoda i povećava „put” koji vlaga treba da „pređe” do površine kobasica. Smanjene su i spoljašnja i unutrašnja difuzija, pa samim tim sušenje treba da je sporije kako bi se izbegao nastanak suvog ruba. Kod kobasica manjeg stepena usitnjenosti kod kojih nadev čine krupniji komadići mesa i masnog tkiva put koji vlaga treba da „pređe” do površine kobasica je kraći.

8. SUŠENJE

154

gubi

tak

mas

e (%

)

00

5

10

15

20

25

30

35

4 8 12 vreme (dani)

prečnik 50 mm

prečnik 75 mm

prečnik 90 mm

16 20 24 28

▲ Slika 8.9. Sušenje fermentisanih kobasica različitog prečnika9

Kobasice s većim sadržajem masnog tkiva u nadevu imaju manji inicijalni sadržaj vlage (i manju aw vrednost) i brže se postiže željeni sadržaj vlage u gotovom proizvodu.9

Sušenje se u industrijskim uslovima nastavlja takođe u klima-komorama, na nižim temperaturama od dimljenja (12–16° C), uz postepeno smanjenje relativne vlažnosti vazduha do 72–75% i brzine strujanja vazduha do 0,1 m/s9. Procesi dimljenja, sušenja, fermentacije i zrenja odigravaju se simultano i ne treba ih posmatrati izolovano jedne od drugih.

Početni sadržaj vlage u fermentisanim kobasicama je 50–60% (zavisi od odnosa meso: masno tkivo), a njen sadržaj u gotovom proizvodu zavisi od vrste fermentisanih kobasica, tako da je u suvim fermentisanim kobasicama manji od 35%. Početna aw vrednost fermentisanih kobasica je oko 0,96–0,98, dok je aktivnost vode gotovog proizvoda ≤ 0,89 (suve fermentisane kobasice), odnosno < 0,95 (polusuve fermentisane kobasice). Aktivnost vode manja od 0,89 ima dovoljno jako antimikrobno dejstvo per se, dok kod polusuvih fermentisanih kobasica mikrobiološku stabilnost obezbeđuje niska pH vrednost (pH < 5,3).10

Konvektivno sušenje podrazumeva i upotrebu toplog vazduha. Brzina sušenja i kvalitet proizvoda zavise od temperature, brzine strujanja i relativne vlažnosti toplog vazduha, oblika i sastava (sadržaj vlage, proteina, masti) komada mesa koje se suši, kao i tretmana mesa pre sušenja (npr. kuvanje). Tako je sušenjem sirovih i termički obrađenih (na temperaturi kuvanja) pilećih grudi vazduhom temperature 60–80° C utvrđeno da kuvani uzorci imaju kraće vreme sušenja (zbog inicijalno manjeg sadržaja vlage), manji kapacitet rehidracije i veću tvrdoću nego sirovi uzorci, kod kojih je utvrđena veća elastičnost. Takođe, utvrđeno je da se stepen rehidracije i elastičnost smanjuju s povećanjem temperature vazduha, nezavisno od tretmana pre sušenja, dok tvrdoća raste samo kod sirovih uzoraka.2

155

8.4 SUŠENJE U PREGREJANOJ PARIMogućnost upotrebe pregrejane pare kao medijuma za sušenje otkrivena je

pre oko sto godina, ali su primena i razvoj postupaka otpočeli tek pre tridesetak godina. Sušenje u pregrajanoj pari ima više prednosti u odnosu na sušenje toplim vazduhom: dobijanje kvalitetnijih proizvoda, mali uticaj na životnu sredinu, mali utrošak energije, velike brzine sušenja pod određenim uslovima i poboljšanje bezbednosti rada (smanjenje rizika od požara i eksplozija). Takođe, proizvodi sušeni pregrejanom parom su porozniji i imaju manji stepen smanjenja zapremine od onih sušenih toplim vazduhu. Ovaj metod podrazumeva sušenje bez prisustva vazduha, pri čemu se toplota s pare visoke temperature prenosi na proizvod, odakle vlaga isparava na temperaturi ključanja bez difuzionog otpora. Upotreba pregrejane pare u procesu sušenja žitarica, šećera, plodova mora (račići i škampi), voća i povrća dala je dobre rezultate.1, 11–13

Istraživanja pokazuju da se sušenje pregrejanom parom kao jednofazno sušenje ili kao dvofazno sušenje kombinovano sa sušenjem toplotnom pumpomr ili strujom toplog vazduha u drugoj fazi sušenja (t = 55° C) može uspešno primeniti za sušenje komada i komadića svežeg, soljenog i začinjenog svinjskog,11, 13 goveđeg1 i pilećeg mesa12. Uređaj za sušenje pregrejanom parom (slika 8.8) sastoji se od bojlera s vodom (1) u kome se proizvodi para, koja se potom zagreva u električnom grejaču (2) do temperature 120–180° C. Pregrejana pare se potom ubacuje u komoru za sušenje (3), gde prelazi preko postolja na kome se nalazi meso. Ventilator (4) omogućava stalno cirkulisanje pare kroz sistem.

P

2 3

4

5

1

▲ Slika 8.10. Shematski prikaz uređaja za sušenje pregrejanom parom11

r Engl. Heat pump drying

8. SUŠENJE

156

Brzina sušenja i kvalitet mesa zavise od primenjenih temperatura pregrejane pare, ali i od debljine komada mesa i njihovog tretmana pre sušenja (soljenje i začinjavanje). Smanjenjem debljine komada mesa i povećanjem temperature i brzine strujanja pare povećava se brzina sušenja svinjskog i goveđeg mesa. Međutim, s povećanjem temperature pri sušenju svinjskog i pilećeg mesa dobija se tamniji proizvod (zbog Majardove reakcije), dok se sušenjem goveđeg mesa na temperaturama većim od 160° C povećava mogućnost nastanka suvog ruba, čime se otežava isparavanje vlage s površine proizvoda. Takođe, s povećanjem temperature sušenja smanjuje se kapacitet rehidracije svinjskog mesa. Soljenjem se povećava vreme sušenja svinjskog mesa, a dobijeni proizvodi su tamniji i imaju veći stepen smanjenja zapremine i manji stepen rehidracije od nesoljenog svinjskog mesa.1, 11, 12

Negativan uticaj sušenja pregrejanom parom na kvalitet proizvoda, pre svega na boju i stepen rehidracije, može se poboljšati dvofaznim sušenjem, gde je sušenje pregrejanom parom kombinovano sa sušenjem toplotnom pumpom ili strujom toplog vazduha u drugoj fazi sušenja. Tako se kombinovanim sušenjem pilećeg mesa mogu dobiti svetliji proizvodi većeg stepena rehidracije nego jednofaznim sušenjem pregrejanom parom.12

Meso sušeno ovim postupcima ima veliku primenu u proizvodnji koncentrovane hrane – supa i jela.

8.5 SUŠENJE U VAKUUMUNegativne posledice sušenja u struji toplog vazduha i/ili pregrejane pare koje se

ogledaju u promeni boje, mirisa i ukusa, smanjenju zapremine, stepena rehidracije i degradaciji tremolabilnih komponenti mogu se izbeći sušenjem u vakuumu.

Sušenje smrznutog mesa (liofilizacija) jedan je od načina sušenja mesa u vakuumu i zasniva se na karakteristici vode u čvrstom agregatnom stanju da pod određenim pritiskom prelazi (sublimira) direktno u gasovito agregatno stanje. Naime, pod određenim uslovima (pritisak i temperatura) sva tri agregatna stanja vode nalaze se u stanju dinamičke ravnoteže (postoje u isto vreme), što se naziva trojnom tačkom (slika 8.11). Kad su vrednosti temperature i pritiska manje od vrednosti u trojnoj tački, dolazi do sublimacije – led prelazi u vodenu paru. Voda sa smrznutog mesa isparava na temperaturi manjoj od 0 °C i pri pritisku manjem od 4 mmHg (0,53 kPa / 5,33 mbar / 0,0053 atm).8

Pre procesa liofilizacije meso se zamrzava, a sam postupak zamrzavanja je veoma važan jer utiče na proces sublimacije i kvalitet liofilizovanog mesa. Ako je proces zamrzavanja spor, nastaje manji broj krupnijih kristala leda koji značajno narušavaju strukturu tkiva, a time se olakšava transport vodene pare kroz tkivo i skraćuje se

157

vreme procesa. Međutim, meso u tom slučaju ima manji stepen rehidracije. Zbog toga je potrebno da se meso smrzava brzo, što dovodi do nastanka velikog broja sitnijih kristala leda. Toplota se na meso prenosi kondukcijom i brzina prenosa vlage s površine mesa u okolni prostor manja je nego kod postupaka konvektivnog sušenja (sušenje u struji vazduha / pregrejane pare), pa proces sušenja duže traje.4

Za liofilizaciju se koristi tzv. krto meso, koje se usitnjava na komadiće ili se melje. Pri liofilizaciji se iz mesa uklanja slobodna i imobilizirana voda (92–94% ukupne vode), masa mesa se smanjuje za oko 70%, ali zapremina ostaje ista.3

Liofilizacijom se dobija proizvod porozne strukture, neznatno smanjene zapremine, dobrog mirisa i ukusa i rehidratacionog kapaciteta. Budući da je voda u čvrstom stanju, hemijske i mikrobiološke promene su usporene, te se dobija proizvod odličnog kvaliteta. S druge strane, veliki troškovi opreme i njenog rada, kao i relativno dugo trajanje procesa, utiču na ekonomičnost.14 Liofilizacijom se proizvodi meso za industriju koncentrovane hrane (supe i gotova jela), razne ekspedicije i tzv. neprikosnovenu rezervu za vojsku i civilno stanovništvo.

temperatura (˚C)

priti

sak

(atm

)

0,00 0,01 100,00 373,99

0,0060

1,00

217,75kritičnipritisak

voda

tačka mržnjenjatačka ključanja

vodena paratrojna tačkaA

B

C

ED

▲ Slika 8.11. Fazni dijagram vode

8. SUŠENJE

158

Pitanja

1. Kako sušenje utiče na održivosti mesa?2. Šta je aktivnost vode i u kakvom je ona odnosu s relativnom vlažnošću vazduha?3. Koje se faze sušenja razlikuju na krivoj sušenja?4. Navesti postupke sušenja.5. Objasniti proces sušenja fermentisanih kobasica.6. Šta je liofilizacija?

Literatura 1. Speckhahn A, Srzednicki G and Desai DK, (2010). Drying of Beef in Superheated Steam. Drying Technology 28:1072–1082. 2. Hii CL, Itam CE and Ong SP, (2014). Convective Air Drying of Raw and Cooked Chicken Meats. Drying Technology 32:1304–1309. 3. Vuković IK, (2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 4. Lewicki PP, (2004). DRYING, in Encyclopedia of Meat Sciences, ed. by Jensen WK. Elsevier, Oxford, pp 402–411. 5. Grau R, Andres A and Barat JM, (2014). Principles of Drying, in Handbook of Fermented Meat and Poultry. John Wiley & Sons, Ltd, pp 31–38. 6. Belitz H-D, Grosch W and Schieberle P, (2009). Food Chemistry. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg,Germany. 7. Rede RR and Petrović LS, (1997). Tehnologija mesa i nauka o mesu. Tehnološki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu, Novi Sad. 8. Rahelić S, Joksimović J and Bučar F, (1980). Tehnologija prerade mesa (Tehnologija mesa 2). Tehnološki Fakultet Univeziteta u Novom Sadu, Novi Sad. 9. Feiner G, (2008). Meat products handbook: Practical science and technology. Woodhead Pub.[u.a.], Cambridge. 10. Incze K, (2004). SAUSAGES, TYPES OF | Dry and Semi-Dry A2 - Jensen, Werner Klinth, in Encyclopedia of Meat Sciences. Elsevier, Oxford, pp 1207–1216. 11. Sa-adchom P, Swasdisevi T, Nathakaranakule A and Soponron-narit S, (2011). Drying kinetics using superheated steam and quality attributes of dried pork slices for different thickness, seasoning and fibers distribution. J Food Eng 104:105–113. 12. Nathakaranakule A, Kraiwanichkul W and Soponronnarit S, (2007). Comparative study of different combined superheated-steam drying techniques for chicken meat. J Food Eng 80:1023–1030. 13. Uengkimbuan N, Soponronnarit S, Prachayawarakorn S and Nathkaranakule A, (2006). A Comparative Study of Pork Drying Using Superheated Steam and Hot Air. Drying Technology 24:1665–1672. 14. Laopoolkit P and Suwannaporn P, (2011). Effect of pretreatments and vacuum drying on instant dried pork process optimization. Meat Science 88:553–558.

RezimeSušenje je verovatno jedan od najstarijih postupaka konzervisanja mesa. Cilj sušenja jeste da se smanji sadržaj vode koja je dostupna za enzimske i hemijske reakcije, tj. da se smanji aktivnost vode – aw vrednost. Smanjenjem aktivnosti vode na vrednosti manje od 0,89 postiže se dovoljno jak antimikrobni efekat prema većini patogenih bakterija. Tradicionalno se meso i proizvodi od mesa suše u struji suvog vazduha. Za kvalitet proizvoda od mesa sušenih na ovaj način značajne su temperatura, brzina strujanja i relativna vlažnost vazduha, koje treba da obezbede ujednačenost brzine procesa isparavanja vlage s površine proizvoda i njene difuzije iz unutrašnjosti do površine proizvoda. Meso namenjeno industriji koncentrovane hrane i vojsci suši se u struji pregrejane pare i u vakuumu (liofilizacija).

159

OBRADA MESA TOPLOTOM9Cilj ovog poglavlja jeste da upozna čitaoce s razlozima za obradu mesa toplotom, sistematikom postupaka toplotne obrade i promenama svojstava mesa: boje, mirisa i ukusa, sposobnosti vezivanja vode, strukture, teksture i biološke vrednosti mesa koje nastaju tokom toplotne obrade. Ove promene su vrlo kompleksne, duboke i uglavnom nepovratne, a većina je prouzrokovana termičkom denaturacijom miofibrilarnih i vezivnotkivnih proteina mesa. Cilj poglavlja je i upoznavanje sa osnovnim principima konzervisanja mesa toplotom, uticajem toplote na mikroorganizme i dinamikom njihovog uništavanja toplotom, određivanjem i kvantifikacijom efekta sterilizacije, kao i tehnike i tehnologije obrade mesa toplotom: sterilizacije, kuvanja i pasterizacije.

9.1 OBRADA MESA TOPLOTOM (KADA JE POČELO KUVANJE?)Meso je jedna od malobrojnih namirnica koju čovek gotovo nikad ne jede sirovu.

Često se misli da je kuvanje mesa civilizacijska tekovina, ali u suštini ono ima mnogo starije korene. Neposredni, naučno potvrđeni arheološki dokazi koji govore da su naši davni preci kuvali meso datiraju od pre nekih 800.000 godina. Stariji dokazi kada je i zašto čovek počeo da jede kuvanu hranu indirektni su ili posredni, pa imamo više teorija. Široko je prihvaćena teorija1 po kojoj je Homo erectus pre oko 1,8 miliona godina koristio vatru i jeo kuvano meso, što dokazuju njegov manji digestivni trakt, oblik vilica i zuba, kao i povećanje mozga u odnosu na pretke. Smatra se da je konzumiranje kuvane hrane omogućilo bolje iskorišćenje energije iz mesa, kao i da je imalo važnu ulogu u razvoju mozga tadašnjih humanoida. Naime,

9. OBRADA MESA TOPLOTOM

160

mozak koristi preko 25% bazalnih energetskih potreba čoveka. Kuvanje je uticalo i na razvoj socijalnih odnosa, pa možda i na formiranje tradicionalnih muško-ženskih uloga u domaćinstvu. Kad god da je čovek počeo da kuva meso, razlozi su mu vrlo pragmatične prirode. Meso često sadrži parazite, kao i patogene mikroorganizme. Ljudi to doskora nisu znali, ali verovatno su još u davnoj prošlosti stekli iskustvo – kuvanje mesa može preduprediti moguće probleme. Na sličan način empirijom stečena iskustva rezultiraju obavezama i zabranama u okviru košer i halal pravila nastalih s ciljem da se spreče problemi s parazitima i patogenima u mesu u vreme kada se o njima ništa nije znalo, ali su posledice bile dramatične i očigledne.

9.2 RAZLOZI ZA OBRADU MESA TOPLOTOMObrada mesa toplotom je veoma čest postupak u industriji mesa. Gotovo svi

proizvodi se tretiraju toplotom u procesu proizvodnje ili neposredno pre jela. Jedino se fermentisane kobasice i suvomesnati proizvodi konzumiraju neobrađeni toplotom. U nekim zemljama ove kobasice nazivaju se sirovim (raw sausages, raw wurst) iako su proteini mesa u njima denaturisani solju i sušenjem, pa nisu sirovi. U kulinarstvu se meso uvek obrađuje toplotom, bez obzira na to da li se konzumira toplo ili hladno, za šta ima više razloga:

• navika i kulturološki faktori,

• denaturacijom i hidrolizom proteina učiniti meso jestivim i lakše svarljivim,

• koagulacijom i geliranjem proteina dobiti karakterističnu teksturu i povezanost proizvoda,

• formirati karakteristične senzorne karakteristike toplotom obrađenog mesa (izgled, boju, mekoću, sočnost, miris i ukus),

• kod salamurenih proizvoda denaturacijom nitrozilmioglobina fiksirati karakterističnu crvenu boju,

• konzervisati proizvode pasterizacijom ili sterilizacijom i osigurati njihovu bezbednost u prometu.

161

9.3 SISTEMATIKA POSTUPAKA TOPLOTNE OBRADEViše je načina toplotne obrade kojima se meso može obrađivati i svi oni se

koriste u industriji i kulinarstvu (tabela 9.1). Prenos toplote sa izvora ka mesu i kroz njega zasniva se na osnovnim termodinamičkim zakonima. Od izvora do površine mesa toplota se prenosi strujanjem (konvekcijom), provođenjem (kondukcijom) i infracrvenim zračenjem, a zatim s površine ka dubini mesa kondukcijom.

Prenos toplote mikrotalasima specifičan je u odnosu na ostale pošto se toplota generiše direktno u mesu.

Uobičajena je podela postupaka termičke obrade koji se koriste u industrijskim uslovima i u kulinarstvu na suve i vlažne (tabela 9.1).Tabela 9.1. Sistematika postupaka toplotne obrade mesa i njihova primena u kulinarstvu i

industriji

Suvi

pos

tupc

i

Toplotna obrada U kulinarstvu U industriji

PečenjeU rerni (pećnici) komadi mesa, pileći trupovi i sl. t = 150–250° C

Deo procesa termičke obrade u komori, kobasice i dimljeni proizvodi t = 55–90° CU pećnici pečenja t = 150–250° C

Pečenje na žaru Na roštilju ili ploči roštilj, burgeri i sl. t = 170–260° C -

Pečenje na ražnju Na ražnju, pečenjat = 150–220° C -

Prženje na malo masnoće

Na plitkoj masnoći u tiganju, manji komadi mesa, šnicle, delovi trupa, kobasicet = 150–180° C

-

Prženje u mnogo masnoće

U mnogo masnoće u fritezi, panirano meso, komadi mesa t = 150–180° C

U mnogo masnoće u fritezi, panirani proizvodit = 150–180° C

Vlažni p

ostupci

Kuvanje u pari Dinstanje, gulaš, paprikaš i sl. t = 98–100° C

U vodi, priprema sirovine za kuvane kobasice, supe i sl. t = 98–100° CSterilizacija u vodi ili pari t = 110 –130° C

Kuvanje u vodi Kuvanje, kuvano meso, supa i sl. t = 98–100° C

Barenje Zagrevanje pre jela, viršle, kobasice i sl. t = 95° C

Deo procesa toplotne obrade pasterizovani proizvodi t = 55–90° C

Blanširanje -Termokoagulacija hidriranog mesa kao priprema za gulaš i gotova jela t = 98–100° C


162

Tabela 9.1. Sistematika postupaka toplotne obrade mesa i njihova primena u kulinarstvu i industriji – nastavak

Zagrevan

je

mikrotalasima

Zagrevanjemikrotalasima

Zagrevanje pre konzumiranja, gotova jela i sl. odmrzavanje mesa t = do 100° C

Odmrzavanje mesa

Kombino

vani postupci

Pirjanje Cilj je omekšavanje mesa, gotova jela i sl. t = do 100° C -

Poeliranje

Cilj je omekšavanje mesa kuvanjem, potom suvi tretman zbog postizanja ukusa pečenog mesa, žilavo meso stara živinat = do 100° C

-

Toplotna obrada ukonvektomatu

Pečenje uz visoku vlažnost u kombinaciji s barenjem da se dobije pečeno meso s minimalnim kalom t = 110–250° C

Pečenje uz visoku vlažnost u kombinaciji s barenjem da se dobije pečeno meso s minimalnim kalom t = 110–250° C

Toplotna obrada u komori

-

Pečenje, barenje, dimljenje, kao deo termičke obrade, kobasice i dimljeni proizvodiU komori t = 55–90° C

Suvi postupci odvijaju se u uslovno suvoj sredini, površina mesa se isušuje i formira se korica, razvija se smeđa ili zlatnosmeđa boja, a moguće je i delimično nagorevanje površine mesa. Razvijaju se karakterističan miris i ukus pečenog ili prženog mesa.

• Pečenje je postupak u kome se toplota sa zidova peći ili grejača u peći prenosina komade mesa prirodnim strujanjem ili pomoću ventilatora. U peći je vazduhtemperature 125–260° C.

• Pri pečenju na žaru toplota se prenosi na meso pomoću infracrvenih talasa(zračenjem) i toplih gasova (konvekcijom) koji nastaju sagorevanjem drvetaili drvenog uglja. Jedan deo toplote, i to na mestima na kojima meso dodirujerešetku roštilja, prenosi se i bez posrednika, kondukcijom. Temperatura napovršini mesa je 170–260° C.

• Pečenje na ražnju slično je prethodnoj metodi, ali toplota se prenosi samozračenjem i konvekcijom, pošto nema direktnog kontakta s grejnim telom, atemperatura je 150–220° C.

• Tokom prženja na malo masnoće meso leži u posudi na malo masnoće, pase toplota prenosi delom strujanjem (konvekcijom), a delom provođenjemili kondukcijom usled direktnog kontakta mesa s dnom posude. Temperaturamasnoće je 150–180° C.

163

• Pri prženju u mnogo masnoće, ili u fritezi, meso je potopljeno u masnoću i sa svih strana je u kontaktu s njom. Toplota se prenosi strujanjem, a temperatura masnoće je 150–180° C.

Vlažni postupci odvijaju se u vlažnoj sredini, pri čemu je meso potopljeno u vodu ili je u okruženju pare, a relativna vlažnost je oko 100%. Površina komada mesa se ne isušuje i ne formira se korica, boja je siva od denaturisanog mioglobina. Temperatura toplotne obrade u vlažnoj sredini niža je od one u suvoj i ne prelazi 100° C. Ako se kuva u sudovima pod pritiskom, temperatura je iznad 100° C i zavisi od pritiska u sudu.

• Kuvanje u pari obavlja se u poklopljenom loncu u kome se toplota prenosi na meso strujanjem vazduha i pare nastale ključanjem relativno male količine vode (20% u odnosu na meso). Para se neprekidno kondenzuje na mesu i na zidovima suda i vraća se na dno kao voda. Ovaj proces se u kulinarstvu zove dinstanje. Kuvanje u pari može se obavljati na atmosferskom ili na povećanom pritisku, što je čest slučaj u industriji.

• Kuvanje u ključaloj vodi obavlja se na temperaturi oko 100° C. Moguće je kuvanje i iznad tačke ključanja, na povišenom pritisku. Toplotna obrada u vodi ispod tačke ključanja često se naziva i barenje. Bariti se može i u pari. Kratkotrajno zagrevanje u vodi ili pari na temperaturi od oko 100° C s ciljem da se inaktiviraju enzimi i koagulišu proteini naziva se blanširanje.

• Zagrevanje mikrotalasima. O zagrevanju mikrotalasima bilo je reči u poglavlju Smrzavanje mesa.

• Kombinovani postupci U kombinovane postupke svrstavamo one kod kojih se kombinuju suvi i vlažni postupak.

• Pirjanje je postupak u kome se meso kratkotrajno površinski prži na tankom sloju masti, temperature oko 170° C, a zatim se dodaje mala količina vode i toplotna obrada se nastavlja u vlažnoj sredini.

• Poeliranje je obrnut postupak, kod koga se meso prvo kuva, a zatim peče.


164

9.4 UTICAJ TOPLOTE NA MESOTokom toplotne obrade meso menja svoja svojstva i dešavaju se promene:

proteini mesa se denaturišu, opada sposobnost vezivanja vode, menjaju se boja, struktura, tekstura, miris, ukus i biološka vrednost. Promene su vrlo kompleksne, duboke i mahom nepovratne, a većina je prouzrokovana termičkom denaturacijom miofibrilarnih i vezivnotkivnih proteina mesa.

9.4.1 Uticaj toplote na boju mesa

Boja mesa zavisi od sadržaja i stanja mioglobina, odnosno od kvantitativnog odnosa crvenih derivata (mioglobina [Fe++] i oksimioglobina [Fe++]) i sivosmeđeg metmioglobina (Fe+++). Tokom zagrevanja meso menja boju iz crvene u sivosmeđu. Toplota utiče na hem i globin mioglobina s različitim efektom. Promene na hemu usmerene su ka oksidaciji dvovalentnog Fe++ do Fe+++, što rezultira smanjenjem koncentracije crvenih, a povećanjem „sivih” komponenti i formiranjem boje kuvanog ili pečenog mesa. Oksidacija hema ne dešava se trenutno, već postepeno, pa pri toplotnoj obradi svinjskog i živinskog mesa, u kojima je mioglobina malo (ispod 0,1%), on brzo oksidira i meso brzo dobija boju tipičnu za kuvano meso. U goveđem mesu odnos crvenih i sivih komponenti sporije se menja u korist sivih, pa biftek i po postizanju temperature od 65° C ostaje crven. Promena boje mesa uočava se kada oksidira oko 50% mioglobina i oksimioglobina, a meso ima izgled „kuvanog” kad nastane oko 70% metmioglobina. Količina nastalih „sivih” komponenti zavisi od postignute temperature, pa oko 70% metmioglobina nastaje tek na temperaturi iznad 65° C.2–4

Promene na globinu nemaju veći uticaj na promenu boje toplotom obrađenog mesa. Nitrozilmiohromogen ima izrazito crvenu boju, kao posledicu prisustva nitrozil-pigmenta, a salamureno toplotom obrađeno meso crveno je i pored potpuno denaturisanog globina. Globin je inače jedan od termički najstabilnijih proteina. Njegova heličnost je u najvećoj meri očuvana do temperature od 75° C, a sve nastale promene na njemu su reverzibilne do navedene temperature.2 Smeđa i smeđezlatna boja površine mesa tretiranog „suvom” toplotom posledice su Majardove reakcije.5

9.4.2 Uticaj toplote na proteine mesa

Denaturacija proteina toplotom manifestuje se promenama prostorne strukture molekula i rezultira smanjenjem rastvorljivosti i sposobnosti vezivanja vode i emulgovanja. Denaturacija različitih proteina mesa nije brz prelaz iz „jednog” u „drugo” stanje, već je kontinuiran proces u kome su tokovi i brzina reakcija različiti baš kao i nastali efekti denaturacije.

Promene proteina fibrila dešavaju se u početku zagrevanja (tabela 9.2) i na nižim temperaturama (40–50° C), a manifestuju se rasplitanjem i labavljenjem nativne

165

helične strukture molekula. Kidanje vodoničnih veza praćeno je oslobađanjem baznih grupa, blagim povećavanjem pH vrednosti i pomeranjem izoelektrične tačke miozina u baznom pravcu. Posledica toga jeste smanjenje sposobnosti vezivanja vode.6

Tabela 9.2. Promene proteina mesa tokom toplotne obrade

Temperatura(° C) Reakcije proteina

20–30 Rastvorljivost proteina je visoka, molekuli proteina su u nativnom obliku

30–40 Počinju prostorne promene molekula, blago opada sposobnost vezivanja vode, povećava se pH i pomera se izoelektrična tačka

40–50 Raspliće se α-heliks i počinje stvaranje sekundarnih (vodoničnih) veza između polipeptidnih lanaca, inaktiviraju se enzimi i denaturišu proteini sarkoplazme

50–55 Intenziviraju se stvaranje sekundarnih veza i koagulacija proteina miofibrila i sarkoplazme

65 Denaturisana je većina proteina miofibrila i deo proteina sarkoplazme, inaktivirana je kolagenaza

70 Inaktivirana je fosfataza

75 Denaturisan je mioglobin

> 90 Intenzivna oksidacija SH grupa i oslobađanje H2S, sekundarne veze se dodatno učvršćuju

Dalje zagrevanje i porast temperature imaju za posledicu stvaranje sekundarnih veza među proteinima miofibrila, njihovu koagulaciju i agregaciju. Novonastale veze čine prilično stabilnu 3D strukturu i uzrokuju dodatno zbijanje praćeno povećanjem čvrstoće koagulisanih komada mesa.

Sposobnost vezivanja vode denaturisanih miofibrilarnih proteina veoma je mala, ali to nije glavni razlog zašto meso tokom toplotne obrade otpušta sok. U prethodnom poglavlju naglasili smo da je najveći deo vode mesa mehanički imobilizovana ili slobodna voda uklopljena između ćelijskih struktura miofibrila. Gubitak soka posledica je zbijanja ili grupisanja ovih struktura izazvanih nastankom sekundarnih, bočnih veza među molekulima, kao i smanjenjem dužine i dijametra samih mišićnih vlakana (fenomen sunđera). Odnosno, gubitak soka uzrokovan je u većoj meri uticajem fizičkih sila koje istiskuju tečnost iz komada nego samim smanjenjem sposobnosti vezivanja vode.

S porastom temperature zagrevanja meso gubi veću količinu vode. Gubici se povećavaju i s produžetkom vremena zagrevanja. Tokom dejstva toplote fibrilarne strukture mesa ogrubljuju, postaju tvrđe i čvršće. Kao posledica gubitka soka meso postaje manje sočno.7


166

Promene vezivnotkivnih proteina tokom obrade mesa toplotom potpuno su suprotne od onih u fibrilima. Promene vode ka nežnijoj, mekšoj i labavijoj strukturi. Tokom toplotne denaturacije kolagena polipeptidni lanci se prvo raspliću. Denaturacija kolagena počinje na temperaturi skupljanja, koja je u mesu sisara između 60° i 65° C, a u mesu riba ispod 40° C. U vlažnoj sredini (u vodi ili pari) i u unutrašnjosti integralnih komada mesa u kojima vladaju hidrotermički uslovi posle denaturacije započinju reakcije koje vode hidrolizi i želiranju. Mikrostruktura kolagena posle denaturacije postaje sve labavija i kolagen prelazi u rastvorljivi peptid želatin, koji bubri i ima veliku sposobnost vezivanja vode. Želatin je rastvorljiv u vodi, a na temperaturama manjim od 26° C se želira – gradi gel (pihtiju). Želatinski gel je takozvani povratni gel – zagrevanjem se pretvara u tečnost, a ponovnim hlađenjem očvršćava. Za razliku od njega, gel nastao termokoagulacijom fibrilarnih proteina je nepovratni gel – ostaje nepromenjen pri naknadnom zagrevanju ili hlađenju.8, 9

Hidroliza kolagena zavisi od toka postmortalnih promena u mesu, finalne pH vrednosti mesa i karakteristika samog kolagena.10 Lakše se hidrolizuje u mesu u kome je finalna pH vrednost niža (pH 5,4–5,8). U slučaju DFD mesa (pH > 6,2) kolagen denaturiše, ali dalje se ne hidrolizuje, pa meso ostaje čvrsto i žilavo. U mesu mladih životinja, u kome je kolagen u manjoj meri bočno umrežen, kolagen se lakše hidrolizuje.

9.4.3 Uticaj toplote na masti mesa

Najčešće hemijske promene masti izazvane toplotom jesu hidroliza, oksidacija i polimerizacija. Pored njih, na mastima / masnom tkivu dešavaju se i značajne promene mikrostrukture.

Tokom suvih postupaka termičke obrade na temperaturama iznad 125° C dominiraju jedinjenja nastala u procesima oksidacije i polimerizacije. Nakon hidrolize masti slobodne masne kiseline oksidiraju do alifatičnih i aromatičnih ugljenih hidrata, alkohola i aldehida. Ova jedinjenja u značajnoj meri doprinose mirisu i ukusu mesa obrađenog toplotom. Žutu i zlatnosmeđu boju masnog tkiva nakon delovanja suve toplote uzrokuju reakcije polimerizacije masti. Te reakcije su poželjne sve dok ne počnu da nastaju i preovladavaju produkti koji su nosioci užeglog i nepoželjnog mirisa i ukusa.11, 12

Tokom vlažnih postupaka i u unutrašnjosti komada mesa, kobasica i konzervi preovladavaju hidrolitički produkti koji su nosioci arome kuvanog mesa.

Tokom zagrevanja mesa sa intramuskularnim masnim tkivom (mramoriranost) na temperaturu oko 70° C mast u masnim ćelijama u endomizijalnim i perimizijalnim septama postaje tečna, a ćelijske opne pucaju, pa se mast nesmetano izliva u međućelijske prostore. Kapljice masti se disperguju po međućelijskim prostorima, a jedan njen deo izliva se na površini komada. Ta pojava uveliko doprinosi poboljšanju

167

teksture mesa. Velike integralne naslage masnog tkiva se do 70° C ponašaju slično, a zatim na višim temperaturama dolazi do intenzivnog oštećenja ćelijske strome i do obilnog izlivanja masti. U tom smislu je naročito osetljivo masno tkivo s pojedinih regija trupa (meko masno tkivo), pa je njegova upotreba u proizvodnji kobasica ograničena.

Kod masnog tkiva koje je u većoj meri usitnjeno fizički su oštećene membrane ćelija, pa je isticanje masti tokom termičke obrade intenzivno. U preradi mesa ovi komadići masnog tkiva najčešće su u nadevu okruženi usitnjenim mesom, pa nastali matriks od koagulisanih proteina sprečava dispergovanje masti i njen izlazak iz sistema nadeva.

9.4.4 Uticaj toplote na promenu strukture i senzornih svojstava mesa

Promene strukture mesa razlikuju se u slučaju komada mesa u kojima je struktura tkiva u većoj ili manjoj meri očuvana i u slučaju usitnjenog i homogenizovanog mesa.

U komadima mesa se tokom toplotne denaturacije smanjuju dijametar i dužina vlakana. Smanjenje dijametra započinje već na 30° C, ali je intenzivnije na višim temperaturama. Na 65° C iznosi oko 20%, ali se daljim zagrevanjem malo menja. Dužina vlakana se do 55° C smanjuje neznatno, ali se posle 65° C smanjuje za oko 20% i nastavlja smanjenje sve do 80° C, kad može iznositi i 30%.

U usitnjenom soljenom mesu, mesnoj emulziji i nadevu mnogih kobasica, u kojima je struktura mesa u velikoj meri oštećena do nivoa vlakna i u kojima se nalaze nabubreli i rastvoreni miofibrili, tokom termokoagulacije se formira 3D struktura gela ili matriks. Novonastale veze između proteina, stvaraju sile koje se zbog mnogodimenzionalnosti potiru, pa voda i otopljena mast ostaju zarobljene u strukturi gela. U stvaranju sekundarnih veza u gelu mogu učestvovati i dodati proteini soje, krvi, kao i mnogi hidrokoloidi. Stvaranje gela igra važnu ulogu u povezivanju komponenti nadeva većine proizvoda od mesa.13-15

Tekstura mesa se menja tokom termičke obrade – može se poboljšati, ali i pokvariti. U tom smislu potrebno je poznavanje uticaja i efekata različitih načina toplotne obrade, kao i kvaliteta i namene pojedinih mišićnih partija mesa. Tokom toplotne obrade mesa dešavaju se dva procesa s dijametralno različitim efektima. Mišićna vlakna ogrubljuju, postaju tvrđa i čvršća (koagulacija, smanjenje dijametra i dužine vlakana), a vezivno tkivo postaje nežnije, mekše i labavije strukture (hidroliza i bubrenje proteina).16

Za komade mesa s malom količinom vezivnog tkiva, kao što su biftek ili ramstek, za dobru mekoću mesa važno je da mišićna vlakna ne ogrube i ne postanu tvrda, pa se ovi komadi obrađuju kratko vreme suvom topotom na visokoj spoljašnjoj


168

temperaturi do niskih unutrašnjih temperatura (65–70° C). Koriste se postupci pečenja na roštilju ili u plitkoj masnoći.

Kod komada mesa s velikom količinom vezivnog tkiva – ribići, rebra, grudi i sl. – manje je važno ogrubljivanje vlakana od hidrolize kolagena. Ovi komadi se zato obrađuju vlažnom toplotom duže vreme (kuvanjem, dinstanjem) do viših unutrašnjih temperatura (preko 80° C).

Sočnost mesa uslovljena je sadržajem vode i masti u njemu. Kod krtog mesa obrađenog toplotom sočnost zavisi od količine mesnog soka koji nakon toplotne obrade ostane u njemu, pa je ono sočnije kad se kraće obrađuje toplotom i kad su unutrašnje temperature niže. Na isti način sočnost zavisi i od sadržaja masti u mesu.

Za sočnost mesa koje je bogato vezivom važno je da se kolagen u dovoljnoj meri hidrolizuje. Preduga izloženost toploti dovodi do dalje fragmentacije nabubrelog kolagena do želatinoza, koje su manje viskozne od želatina i ne želiraju, pa slabo bubre. Stoga je preterano kuvano meso, kao posledica ogrubelih fibrila i stvorenih želatinoza, suvo i vlaknasto, odnosno nedovoljno sočno.

Miris i ukus toplotom obrađenog mesa znatno se razlikuje od sirovog. Sirovo meso je metalnog, slankastog ukusa koji podseća na krv. Miris i ukus kuvanog mesa razlikuje se od pečenog ili prženog.

Tokom toplotne obrade dešavaju se različite hemijske reakcije između proteina, masti, ugljenih hidrata i nukleotida i nastaju mnogobrojna jedinjenja značajna za miris i ukus. U mesu je identifikovano oko 500 ovih jedinjenja. Tip i vrsta hemijskih reakcija koje se odvijaju u mesu, pa time i jedinjenja koja nastaju, zavise od temperature. Na temperaturama ispod 100° C nastaje manji broj jedinjenja koja utiču na miris i ukus mesa i možemo reći da su miris i ukus kuvanog mesa manje izraženi od pečenog ili prženog. Na nižim temperaturama nastaju mahom alifatična jedinjenja manjih molekula: merkaptani, kiseline i amini.17, 18

U mesu koje je obrađivano suvom toplotom, na temperaturama iznad 100° C, nastaje veliki broj isparljivih jedinjenja. Glavni prekursori aromatičnih jedinjenja jesu šećeri, nukleotidi, peptidi, slobodne aminokiseline i masne kiseline i azotna jedinjenja. Može se reći da većina aromatičnih jedinjenja nastaje preko Majardove reakcije, degradacije lipida i Majard-lipid interakcije. Proizvodi ovih reakcija su mahom heterociklična jedinjenja tipa pirazina, piridina, pirola i tiazola. Oksidacijom lipida nastaje više stotina isparljivih jedinjenja, uključujući alifatične ugljovodonike, aldehide ketone, alkohole, estre, aromatične ugljovodonike, heterociklična jedinjenja, laktone i furane.19

Razlaganjem aminokiselina koje sadrže sumpor, pored amonijaka, nastaje i vodonik-sulfid. Iz metionina se oslobađa metil-merkaptan, od koga potiču tipičan miris i ukus toplotom obrađenog mesa.

169

U formiranju mirisa i ukusa salamurenog mesa učestvuju azotni oksidi koji reaguju s hipoksantinom, inozinom, aldehidima i sumpornim jedinjenjima, dajući jedinjenja prijatne arome. Miris i ukus salamurenog toplotom obrađenog mesa znatno su puniji i jači od nesalamurenog.

9.4.5 Uticaj toplote na nutritivna svojstva mesa

Promene biološke vrednosti mesa uzrokovane toplotom su negativne ali neizbežne. Sirovo meso ima veću biološku vrednost od mesa obrađenog toplotom, ali se meso praktično nikad ne konzumira sirovo. Za sve one koji se nalaze u lancu proizvodnje hrane važno je da sagledaju karakter i dimenzije ovog problema. Naime, smanjenje biološke vrednosti neke namirnice u procesu proizvodnje ili pripreme hrane, gotovo je zanemarljiva činjenica u odnosu na situaciju kada se u istim procesima hrani dodaju ili se u njoj generišu štetne komponente.20

U mesu se najviše menjaju proteini i vitamini, a nivo destrukcije zavisi od postignute temperature i dužine zagrevanja, kao i od izloženosti kiseoniku. Intenzivne promene dešavaju se na temperaturi iznad 60° C, kad počinje da se smanjuje sadržaj esencijalnih aminokiselina, a posebno su osetljivi metionin i cistein. Gubici vitamina znatno su veći, iznose između 40 i 100%.21


170

9.5 KONZERVISANJE MESA TOPLOTOMPrilikom konzervisanja mesa toplotom uništavaju se mikroorganizmi i inaktiviraju

enzimi, što proizvode od mesa čini bezbednim i održivim, pri čemu se u osnovi razlikuju tri postupka: pasterizacija, kuvanje i sterilizacija.

U industriji se najveći broj i najveća količina proizvoda obrađuju procesom pasterizacije, manji deo sterilizacijom i veoma malo kuvanjem. I pored mnogih prednosti procesa pasterizacije u odnosu na sterilizaciju (tabela 9.3) oba se primenjuju u industriji hrane. Sterilizovani proizvodi imaju jednu neuporedivu prednost, a to je da se mogu bezbedno čuvati u ambijentalnim uslovima, bez korišćenja rashlade. Tabela 9.3. Prednosti i nedostaci postupaka pasterizacije i sterilizacije

Pasterizacija Sterilizacija

AmbalažaKoristi se raznovrsna ambalaža, a moguće je pasterizovati proizvode koji nisu upakovani

Mora se koristiti ambalaža koja obezbeđuje hermetičnost tokom procesa proizvodnje i prometa

Troškovi ambalaže Niski Visoki

Potrebna opremaMoguće je koristiti raznovrsnu opremu: kazan i komora, pećnica, konvektomat, sudovi pod pritiskom

Moraju se koristiti sudovi pod pritiskom

Troškovi proizvodnje Niski Visoki

Radna snaga Dovoljna je obučena radna snaga Neophodna stručna radna snaga

Procesna kontrola Jednostavna – merenje i zapis temperature

Složena – kontrola materijala (šava ili vara), merenje i zapis vremena i temperature, termostatiranje proizvoda

Mikrobiološka kontrola Periodična, svakih nekoliko meseci Stalna kontrola, svakog lota (lot je

najčešće dan proizvodnje)

Održivost i čuvanje proizvoda

Do 6 meseci na temperaturi ispod 4° C Do 5 godina na sobnoj temperaturi

Asortiman proizvoda

Svi proizvodi koji se obrađuju toplotom Ograničen asortiman proizvoda

Senzorni kvalitet proizvoda

Visok, naročito su dobri ukus, miris i tekstura

Mogući lošiji miris i ukus, a česta lošija tekstura

Nutritivna vrednost Malo smanjenje Značajno smanjenje

U tabeli su osenčene prednosti postupka

171

9.5.1 Uništavanje mikroorganizama toplotom

Dinamika uništavanja mikroorganizama toplotom zavisi od prirodne otpornosti, visine temperature, broja i faze razmnožavanja mikroorganizama i osobina supstrata.

▲ Slika 9.1. Relativna otpornost mikroorganizama na toplotu

SPORE BAKTERIJA

KOKOIDNI OBLICIBAKTERIJA

ŠTAPIĆASTIOBLICIBAKTERIJA

KVASCI

PLESNI

Postoje velike razlike u otpornosti prema zagrevanju između mikroorganizama različitih vrsta (slika 9.1). Pa čak i unutar jedne populacije iste vrste moguće je naći ćelije koje su otpornije zbog genetskog potencijala ili različite faze razmnožavanja, pa je moguće da će pojedine jedinke preživeti uobičajene letalne temperature.

Letalna temperatura je svaka temperatura na kojoj mikroorganizmi odumiru. S porastom temperature raste i njena letalnost. Letalnost određene temperature uslovljena je i brojnošću populacije u određenoj zapremini. S porastom broja ćelija raste verovatnoća da će neke preživeti neku letalnu temperaturu, bilo zbog većeg broja potencijalno otpornijih jedinki, bilo zbog formiranja grozdastih nakupina, u kojima je deo populacije grupisan, pa lakše preživljava.

Bakterije su otpornije na temperaturu u fazi stacionarnog nego logaritamskog rasta. Ova činjenica nema suštinski, već pre svega teorijski značaj, pošto u praksi nije moguće kontrolisati faze razvoja mikroorganizama u hrani koja se steriliše.

Termorezistentnost svih bakterija raste sa smanjenjem vlažnosti sredine, odnosno sa smanjenjem aw vrednosti. Stoga šećeri, kuhinjska so i polifosfati povećavaju termorezistentnost. Iako ne utiču na aw vrednost, proteini, a posebno ulja, imaju isti efekat. Pozitivan efekat isušivanja na termorezistentnost dovodi se u vezu sa otežanom koagulacijom proteina u sredini s manjom količinom vode.21


172

U poređenju s vegetativnim oblicima, spore su veoma otporne na zagrevanje, pa jeza njihovo uništavanje potrebno primeniti mnogo više temperature. Otpornost spora dovodi se u vezu s povećanom koncentracijom suve materije u ćeliji, specifičnom građom proteina same spore, kao i s visokim sadržajem Ca++ u spori. Velika termorezistentnost spora posledica je prisustva dipikolinske kiseline, čiji sadržaj u suvoj materiji spora može biti i do 15%. Prilikom klijanja spora ovo jednjenje se gubi, pa u vegetativnim oblicima sporogenih bakterija ne postoji.22, 23 Toplotom oštećene spore mogu biti latentne i očuvati mogućnost klijanja dugo vremena. Spore bakterija izolovane su iz konzervi čuvanih 114 godina.

Otpornost bakterija na toplotu u velikoj je meri uslovljena pH vrednošću. Ova činjenica je važna u pogledu izbora visine temperature i ukupnog efekta sterilizacije, pa je uobičajeno da se namirnice dele u nekoliko grupa u zavisnosti od kiselosti. Ne postoji potpuna usaglašenost stavova različitih autora u koliko se grupa namirnice svrstavaju. Prema Verešu,24 dele se na četiri, dok ih Vuković25 deli na tri grupe: slabo kisele (pH > 4,5), kisele (pH = 4,0–4,5) i jako kisele (pH < 4,5). Granice su uspostavljene na osnovu najniže pH vrednosti (4,6), na kojoj Clostridium botulinum može da stvara toksin.

Clostridium botulinum nije masovno prisutna u proizvodima od mesa, ali s obzirom na ogromne rizike koje mogu nastati kao posledica njenog prisustva u hrani, potencijala stvaranja jednog od najjačih poznatih neurotoksina, predstavlja patogeni mikroorganizam kome je posvećena najveća pažnja, pa je i najviše izučavana u vezi s procesima konzervisanja proizvoda od mesa sterilizacijom.

Počeci proizvodnje konzerve bili su opterećeni nepoznavanjem suštine procesa, a efekti sterilizacije prilično neizvesni. Konzerve su se obrađivale toplotom „dovoljno dugo” da postanu održive. Više od jednog veka toplotna obrada konzervi zasnivala se na empiriji i postavljenom cilju da ne dođe do kvara i trovanja, a kvalitet i nutritivna vrednost bili su sekundarni. Tek dvadesetih godina dvadesetog veka, zahvaljujući otkriću termopara (termokapla) ili termometra, koji je bio primenljiv za merenje temperature unutar autoklava, a kasnije i unutar konzerve, stvaraju se uslovi za razvoj termobakteriologije kao nauke. Ovo je pružilo mogućnost za dalji razvoj nauke, tehnike i tehnologije. Taj razvoj nije bio brz i jednostavan, pa su sve do sredine dvadesetog veka ekscesi bili česti.

9.5.2 Decimalna redukcija mikroorganizama Od činilaca koji su važni za uništavanje mikroorganizama možemo kontrolisati

samo temperaturu i vreme njenog delovanja.

Svaka letalna temperatura će uništiti određenu populaciju mikroorganizama za određeno vreme, ali će efikasnija biti viša letalna temperatura. Odnosno, na višoj letalnoj temperaturi neka populacija će se uništiti za kraće vreme. Za praksu je veoma

173

važno znati koja je to temperatura i koje je vreme za to potrebno. Da bi se proces sa sigurnošću mogao obaviti, a iz njega izašla konzerva održiva nekoliko godina, s dobrim senzornim i prihvatljivim nutritivnim karakteristikama, neophodno je kvantifikovati letalni efekat sterilizacije. Zahvaljujući činjenici da se uništavanje mikroorganizama odvija po matematičkim zakonima, razvijena je termobakteriologija kao nauka.

Prilikom delovanja toplote, zračenja ili dezinficijenasa, na neku populaciju mikroorganizama oni neće biti uništeni trenutno. Odumiru postepeno, pri čemu će na istoj temperaturi u jednom istom intervalu biti uništen isti procenat ili deo populacije.21

Kada se na ordinatu nanese logaritam broja preživelih mikroorganizama jedne vrste, a na apscisu vreme trajanja toplotne obrade u minutima, za neku konstantnu temperaturu (npr. 121° C – slika 9.2), dobija se kriva preživljavanja. Podaci koji su naneti na krivu dobijeni su empirijski, analizom broja preživelih ćelija ili spora.

Broj mikroorganizama105

104

103

102

101

10–1

10–2

t (minuta)

D = 0,02

D = 0,2

D = 2

131˚ C

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6

121˚ C

111˚ C

▲ Slika 9.2. Kriva preživljavanja i D- vrednost za Clostridium botulinum, tipovi A i B, na 121,1° C

Vreme potrebno da kriva preseče jedan logaritamski ciklus naziva se vreme decimalne redukcije (D-vrednost).21, 22 Očitana vrednost iz krive s grafikona 9.2. za Clostridium botulinum (tipovi A i B) iznosi 0,21 minuta i predstavlja vreme potrebno da se broj živih spora na t = 121,1° C smanji za 90% ili 10 puta (s recimo 100 na 10). Mikroorganizmi ili njihovi sojevi koji su otporniji na dejstvo toplote imaju veću


174

D-vrednost i za njihovu decimalnu redukciju potrebno je duže vreme i obrnuto, manje otporni imaju i manju D-vrednost.26 D-vrednosti za neke mikroorganizme prikazane su u tabeli 9.4.Tabela 9.4. Parametri značajni za određivanje letalnosti postupka toplotne obrade nekih

mikroorganizama

Bakterija t (° C) D-vrednostmin. D-koncept* Letalnost procesa

min.

C. botulinum, A,B

121

0,21 12 2,52

C. sporogenes 1,0 5 5,0

C. nigrificans 3 5 15

B. stearothermophilus 4 5 20

Enterococcus faecium 70 2,95 5 15

E. colli 0157:H7

65

0,1 10 1,0

Staphilococcus aureus 1,0 15 1

Salmonella senftenberg 2,0 15 30* D-koncept predstavlja broj decimalnih redukcija potrebnih za uništavanje populacije mikroorganizama

Kriva preživljavanja ili kriva smrti matematički može da se izrazi jednačinom:

( )0log logt D N N= ⋅ − (1)

t – toplotno letalno vreme

D – vreme decimalne redukcije

N0 – početni broj mikroorganizama

N – broj mikroorganizama na kraju toplotne obrade

Kriva preživljavanja nije idealno pravilna na svom početku i na kraju, na kojima ja nešto položenija, pa je i D-vrednost nešto veća. To se dešava u slučaju vrlo velikog početnog broja mikroorganizama (na početku procesa sterilizacije) i vrlo malog broja organizama (na samom kraju procesa sterilizacije).26

9.5.3 Relativna termorezistentnost mikroorganizama

U laboratorijskim uslovima lako je održavati bilo koju konstantnu temperaturu i pratiti proces. U realnom procesu ovo nije moguće zbog postepenog prodiranja toplote u centar proizvoda, čak i kod malih, a pogotovo kod konzervi veće mase. Da bi se mogli kvantifikovati i letalni efekti ostalih temperatura sterilizacije, a ne samo efekat tzv. referentne temperature tref = 121,1, neophodno je odrediti relativnu termorezistentnost za pojedine mikroorganizme na svim letalnim temperaturama. Za kvantifikaciju procesa sterilizacije važni su letalni efekti temperature iznad 100° C (za Clostridium botulinum, tipovi A i B).

175

Kada se na ordinatu nanese broj mikroorganizama, a na apscisu letalne temperature, dobija se termička kriva smrti (TDT-kriva ili Thermal Death Time) za neki moikroorganizam. Broj stepeni između preseka jednog logaritamskog ciklusa TDT-krive predstavlja z-vrednost (slika 9.3).22

Broj mikroorganizama103

102

101

10–1

temperatura sterilizacije (˚C)101 106 111

Z = 12˚C

Z = 10˚C

116 121 126 131

Clostridium botulinum

Clostridium stearothermophilus

123

▲ Slika 9.3. Kriva toplotnog letalnog vremena (TDT-kriva) iz-vrednost spora Clostridium botulinum

Tumačenje z-vrednosti zasniva se na činjenici da porast temperature za onoliko stepeni koliko iznosi Z-vrednost toplotne obrade za Clostridium botulinum, tipovi A i B, rezultira smanjenjem D-vrednosti deset puta, ili za 90%. Smanjenje temperature toplotne obrade za istu vrednost rezultira povećanjem D-vrednosti deset puta, ili za 90%. To praktično u slučaju Clostridium botulinum, tipovi A i B, za koje je Z-vrednost = 10, znači da s porastom temperature toplotne obrade za 10° C dolazido smanjenja D-vrednosti deset puta, ili za 90% (tabela 9.5). Otpornije vrste imajuveću Z-vrednost.24, 26


176

Tabela 9.5. Promena D-vrednosti i letalnosti procesa s promenom temperature toplotne obrade Clostridium botulinum za Z-vrednost = 10

Bakterija Temperatura (° C)

D-vrednost(min.) D-koncept

Vreme potrebno za 12 decimalnih

redukcija(min.)

C. botulinum, tipovi A i B

91 210

12

2520,0

101 21 252,0

111 2,1 25,2

121 0,21 2,52

131 0,021 0,25

Pri porastu temperature za 10° C potrebno je izložiti jednu populaciju C. botulinum, tipovi A i B, deset puta kraćem delovanju temperature da bi se postigao isti efekat uništavanja mikroorganizama. Iz TDT-krive moguće je očitati D-vrednost za svaku vrednost temperature. D-vrednost je moguće i izračunati iz obrasca:

0log logtD

N N=

− (2)

D – vreme decimalne redukcijet – toplotno letalno vremeN0 – početni broj mikroorganizamaN – broj mikroorganizama na kraju toplotne obrade

9.5.4 12D-koncept

Na osnovu prethodnog izlaganja možemo konstatovati da smo u mogućnosti da kvantifikujemo efekat letalnosti nekog procesa na konkretnu populaciju mikroorganizama. Drugim rečima, možemo izračunati i predvideti potrebnu letalnost proseca toplotne obrade koja je potrebna za uništavanje populacije mikroorganizama čiju strukturu u pogledu broja i vrste poznajemo. Teorijski, svi preduslovi za uspešno vođenje procesa toplotne obrade i dobijanja kvalitetnog i bezbednog proizvoda ovim su ostvareni. U praksi ovaj koncept ne može da funkcioniše pošto ne postoji način da u realnim i prihvatljivim vremenskim okvirima saznamo strukturu broja i vrste mikroflore kojom je proizvod kontaminiran. Zbog toga su neophodni aproksimacija i predviđanje najnepovoljnije moguće situacije koja bi se mogla desiti u realnosti, pa efekat toplotne obrade prilagoditi tom zahtevu.24, 26

Ukupan broj mikroorganizama u nadevu proizvoda od mesa pre sterilizacije je veliki (104 do 106/g). Dominiraju vegetativni oblici, a broj anaerobnih sporogenih mikroorganizama, gde spadaju i C. botulinum, tipovi A i B, mnogo je manji. Najčešće se u pakovanju od 1.000 g nalazi samo nekoliko ćelija.

177

Na osnovu naučnih saznanja i empirijskog iskustva, u celom svetu su postavljeni i prihvaćeni takozvani nD-koncepti za procese pasterizacije i sterilizacije hrane. Za procese sterilizacije proizvoda od mesa prihvaćen je 12D-koncept.27 Ovaj koncept znači da je u procesu sterilizacije konzervi od mesa potrebno obaviti 12 decimalnih redukcija, ili da efekat toplotne obrade bude smanjenje broja ćelija C. Botulinum sa 1.000.000.000.000 u konzervi na samo jednu ćeliju. Može se tumačiti i tako što režim toplotne obrade obezbeđuje da se među bilion konzervi može naći samo jedna s preživelom sporom. U praksi, kao posledica ovako rigoroznog zahteva (12D), šansa da se nađe i samo jedna preživela spora ili nesterilna konzerva praktično ne postoji.24, 28, 29

Za inaktivaciju spora C. Botulinum, tipova A i B, ukupna letalnost procesa sterilizacije (Fs) mora da bude takva da se broj spora smanji za 12 decimalnih redukcija. Lako je izračunati vrednost ukupne letalnosti procesa koji će ovaj zahtev ispuniti. Ako se u jednačinu (1) unesu vrednosti:

D121,1 = 0,21 minut,

N0 = 1012 (početni broj spora u konzervi),

N = 1 (potrebnih 12 decimalnih redukcija),

dobija se sledeća vrednost:

( )( )( )

0

12

log log

0,21 log10 log1

0,21 12 02,52

sF D N N= ⋅ −

= ⋅ −

= ⋅ +

=

Dakle, ukupna letalnost procesa koji zadovoljava zahtev iznosiće minimum 2,52 minuta delovanja temperature od 121,1° C. Vrednost Fs, odnosno F0, pošto se zahtev odnosi na uništavanje spora C. Botulinum, našim propisima „zaokružena” je na minimalnih 3,0.

U praksi se sterilizacija često obavlja na temperaturi manjoj od referentne, što je uslovljeno specifičnostima posuda i sadržaja. Kod konzervi veće mase prenos toplote ka centru predugo traje, pa su senzorne promene sadržaja izražene, a može doći i do zagorevanja sadržaja. Pri sterilizaciji kobasica može doći do njihovog pucanja, pa je potrebno primeniti niži pritisak u autoklavu, a time se smanjuje i temperatura sterilizacije.29 Kobasice se često sterilišu na temperaturi između 110° i 115° C. Kod ribljih konzervi se takođe primenjuju niže temperature zbog senzornih zahteva. Smanjenje temperature sterilizacije često diktiraju i materijali za izradu posuda i njihov oblik.


178

Uspešnu sterilizaciju konzervi možemo obaviti i na temperaturama ispod referentne ako ih primenjujemo dovoljno dugo.

9.5.5 Jedinica letalnosti

Da bismo mogli kvantifikovati ukupnu letalnost procesa sterilizacije (Fs), neophodno je odrediti letalne efekte temperatura (L) sterilizacije koje su ispod referentne temperature tref. = 121,1. Drugim rečima, da bismo mogli sa sigurnošću znati da smo obavili 12 decimalnih redukcija i da je ukupna letalnost procesa sterilizacije (Fs) veća od 2,52, moramo sabrati sve letalne efekte temperatura (L).

Da bi se letalni efekti temperatura mogli sabirati, potrebno je da se utvrdi jedinica letalnosti. Dogovoreno je da jedinica letalnosti za proizvode od mesa, u kojima je „referentni” mikroorganizam Clostridium botulinum, tipovi A i B, bude efekat delovanja „referentne” temperature u trajanju od jednog minuta. Iako se kao referentna može uzeti bilo koja letalna temperatura, prihvaćeno je da to bude temperatura od 121,1° C.24, 26

Letalni efekat (L) delovanja od jednog minuta temperaturom od 121,1° C predstavlja jedinicu letalnosti, čija vrednost iznosi jedan.

Ukupna letalnost, ili ukupni letalni efekat procesa sterilizacije kojim je potrebno uništiti spore nekog mikroorganizma označava se kao Fs, a u slučaju da je potrebno uništiti spore Clostridium botulinum, tipovi A i B, označava se kao F0.

Letalni efekat neke temperature može se izračunati iz obrasca:

10 x rT TLz−

= ⋅ (3)

L – letalni efekat temperature (Tx)

Tx – tražena temperatura

Tr – referentna temperatura (121,1° C)

z – z-vrednost za Clostridium botulinum, tipovi A i B (z = 10)

Letalni efekat neke temperature predstavlja efekat delovanja jednog minuta te temperature, a naziva se i minutni parcijalni letalni efekat ili brzina smrti.

179

Tabela 9.6. Letalni efekti temperatura (L), za Clostridium botulinum, tipovi A i B (Z = 10)

t (° C) L t (° C) L t (° C) L t (° C) L

91 0,001 100 0,008 109 0,062 118 0,489

92 0,001 101 0,010 110 0,077 119 0,615

93 0,001 102 0,012 111 0,097 120 0,779

94 0,002 103 0,010 112 0,123 121 0,975

95 0,002 104 0,019 113 0,154 121,1 1,000

96 0,003 105 0,024 114 0,194 122 1,227

97 0,004 106 0,031 115 0,245 123 1,545

98 0,005 107 0,039 116 0,308 124 1,945

99 0,006 108 0,049 117 0,388 125 2,448

9.5.6 Određivanje F-vrednosti sterilizacijeOva vrednost određuje se sabiranjem letalnih vrednosti temperatura (L) koje su

delovale u hladnoj tački konzerve za vreme toplotne obrade.24, 26

0 tF L t= ⋅∆∑ (4)

Lt – letalni efekat neke temperature

Δt – vreme trajanja te temperature

Hladna tačka konzerve predstavlja mesto ili tačku u konzervi do koje toplota najteže i najsporije prodire. Suma letalnih vrednosti temperature najmanja je u hladnoj tački, pa se pri kontroli procesa temperatura i meri u hladnoj tački. Položaj hladne tačke zavisi od načina prenosa toplote (konvekcija ili kondukcija) i režima rada autoklava. Kod konzervi sa čvrstim sadržajem toplota se prenosi kondukcijom, pa se hladna tačka poklapa s geometrijskim centrom konzerve. Kod konzervi čiji je sadržaj tečan toplota se prenosi konvekcijom, pa je hladna tačka u slučaju stacionarnog rada autoklava (konzerve se tokom sterilizacije ne pomeraju) ispod geometrijskog centra konzerve, bliže dnu. Kod rotacionog rada autoklava (konzerve se rotiraju, mućkaju) hladna tačka praktično ne postoji, pošto je temperatura sadržaja ista u svim delovima konzerve.

Danas su uređaji (autoklavi) za obavljanje sterilizacije mernim sondama povezani s procesnim računarom (PLC-programmable logic controller), koji se beleži sve podatke (vreme, temperatura) i automatski izračunava F0 vrednost (slika 9.4).


180

▲ Slika 9.4. Prikaz podataka na displeju procesnog računara autoklava marke fedegari, Italija

U slučaju da merna sonda nije povezana s računarom, F0 vrednost se mora izračunati nekom od poznatih metoda. Uobičajene metode za izračunavanje efekta sterilizacije su adiciona i grafička metoda.

Adiciona metoda je veoma jednostavna za izračunavanje. F0 vrednost dobija se sabiranjem letalnih vrednosti temperature (L) u hladnoj tački konzerve za vreme toplotne obrade. Sabiraju se tablične L-vrednosti za jedan minut (iz tabele 9.6), a u slučaju da je interval delovanja temperature duži, L– vrednost se množi brojem minuta tokom kojih je ta temperatura delovala.24, 26

PRIMER 1 Izračunavanje F0 vrednosti konzerve hrenovka u limenci. Neto masa konzerve je 620 g, limenke su cilindričnog formata (73/165 mm). Temperatura autoklava je Tr = 125° C, vreme zagrevanja je 10 minuta, temperatura u konzervi na početku hlađenja je Tic = 121° C, a vreme hlađenja je 13 minuta. Proces sterilizacije u ovom primeru je kratak (23 min) zbog prenosa toplote konvekcijom i visoke temperature u autoklavu (slika 9.5).

181

Temperatura

120

100

80

60

40

Minuti 2

40

3

60

4

100

0,01

5

107

0,04

6

112

0,12

ΣL = F0 = 4,35

7

116

0,31

8

119

0,55

9

120

0,78

10

121

0,87

11

121,1

0,98

12

119

0,55

13

112

0,12

14

106

0,04 0,01

15

100

20

55

23

40Temperatura

L

▲ Slika 9.5. Primer izračunavanja F0 vrednosti konzerve hrenovka u limenci adicionom metodom

F0 vrednost ovog procesa sterilizacije iznosi F0 = 4,35 minuta, što govori da je postavljeni zadatak F0 ≥ 3,0 u potpunosti ispunjen.

PRIMER 2 Izračunavanje Fo vrednosti konzerve gotovog jela u staklenci. Neto masa konzerve je 225 g, a sterilizacija se obavlja prema režimu: 30 min. zagrevanje, 35 min. održavanje temperature sterilizacije (120° C u autoklavu) i 55 min. hlađenje. Tabela 9.7. Izračunavanje F0 vrednosti režima sterilizacije konzerve gotovog jela u

staklenci adicionom metodom24

Faza Vreme (min.)

Temperatura autoklava

(° C)

Temperatura hladne tačke

(° C)L F-vrednost

(L · 5 min.)

A

0 80 60 - -

5 85 64 - -

10 91 68 - -

15 100 73 - -

20 108 79 - -

25 116 85 - -

30 121 91 - -


182

Tabela 9.7. Izračunavanje F0 vrednosti režima sterilizacije konzerve gotovog jela u staklenci adicionom metodom24 – nastavak

Faza Vreme (min.)


(° C)


(° C)L F-vrednost

(L · 5 min.)

B

35 120 96 0,003 0,015

40 120 103 0,016 0,080

45 120 108 0,050 0,250

50 120 111 0,099 0,495

55 120 114 0,198 0,990

60 120 115,5 0,280 1,400

65 120 116,5 0,352 1,760

70 120 117,5 0,445 2,225

Faza Vreme (min.)


(° C)


(° C)L F-vrednost

(L · 5 min.)

C

75 103 118,5 0,560 2,800

80 90 112 0,125 0,625

85 70 104 0,016 0,080

90 43 95 0,002 0,010

95 30 80 - -

100 22 70 - -

105 20 60 - -

110 20 52 - -

115 20 45 - -

120 20 40 - -

125 20 37 - -

UKUPNO 2,146 10,73

Na osnovu vrednosti F0 = 10,73 može se konstatovati da je režim sterilizacije u potpunosti ispunio zahtev F0 ≥ 3,0. Većina naših proizvođača vodi režim sterilizacije na sličan način, tako da vrednost Fo premašuje 10 jedinica.24, 26

Grafička metoda je komplikovanija i manje precizna modifikacija adicione metode (slika 9.6). Za određivanje je potreban milimetarski papir na kome se iscrtaju leva ordinata (temperatura), apscisa (vreme toplotne obrade) i desna ordinata (L-vrednost). Zatim se konstruišu kriva koja pokazuje tok temperature u hladnoj tački konzerve i letalna kriva iz desne ordinate. Planimetrom se izmeri površina ispod letalne krive ili se izbroje kvadratići (cm2) na milimetarskom papiru. Letalnost L = 1, odgovara

183

površini od 10 cm2, pa se izmerena ili izbrojana površina od 43 cm2 podeli sa L = 1 ili 10 cm2 i dobije se F0 = 4,3 minuta.

temperatura (˚C)temperatura autoklava

1005 10 15 20

105

110

115

120

125

0

1,0

L vr

edno

st

vreme ( minuti)

F0= 1(10 cm2)

F0 = 43,5 : 10 = 4,35 min

leta

lna

kriv

a

tem

pera

tura

u k

onze

rvi

▲ Slika 9.6. Izračunavanje F0 vrednosti režima sterilizacije konzerve hrenovka u limenci grafičkom metodom

9.5.7 Režimi toplotne obrade proizvoda od mesa

Proizvodi od mesa mogu se toplotno obrađivati u režimima sterilizacije, kuvanja ili pasterizacije.

Sterilizacija je postupak toplotne obrade tokom koga se inaktiviraju spore mezofilnih tipova A i B Clostridium botulinum prema 12D-konceptu. Sterilizacija proizvoda od mesa treba da obezbedi održivost proizvoda od mesa na sobnoj temperaturi (do 25° C) više godina (četiri-pet).

Sterilizovani proizvodi ne moraju da budu sterilni da bi se navedeni uslov zadovoljio. Ipak, u praksi sterilizovani proizvodi od mesa jesu sterilni, kao posledica želje i potrebe da se i najmanji rizik od pojave botulizma u potpunosti izbegne.

Proizvodi od mesa obrađuju se i kuvanjem, pri čemu je F0 ≥ 0,4. Proizvodi se zatvoreni u posude kuvaju u ključaloj vodi na atmosferskom pritisku ili se toplotom obrađuju u autoklavima. Proizvodi mogu da budu održivi do jedne godine na temperaturi ispod 10° C.

Pasterizacija je proces topotne obrade proizvoda od mesa koji može da uništi patogene i toksikogene bakterije Salmonella senftenberg i Staphilococcus aureus. Cilj pasterizacije nije dobijanje sterilnog proizvoda, već uništavanje većine patogenih mikroorganizama, kao i što veća redukcija broja apatogenih mikroorganizama. Pasterizaciju preživljavaju termorezistentne vrste enterokoke (Enterococus faecium), laktobacila i mikrokoka. Preživljavaju spore bacila i klostridija, pa se pasterizovani proizvodi od mesa moraju čuvati na temperaturi ispod 4° C.30


184

Pasterizacija se obavlja na temperaturi medija za zagrevanje između 72° i 90° C, a najčešće između 80° i 85° C. Kao mediji za zagrevanje koriste se vazduh, para i voda. U procesu sterilizacije teži se brzom postizanju zadate temperature sterilizacije, recimo 121° C. Za razliku od njega, u procesu pasterizacije se maksimalna temperatura medija dostiže najčešće postepenim povećavanjem temperature sa inicijalnih 55° ili 60° C do potrebne.

Proces se vodi na osnovu merenja temperature na dve sonde, u mediju i u termalnom centru proizvoda. Kontrolna sonda nalazi se u termalnom centru proizvoda, a proces se prekida kada temperatura dostigne traženih 70° C ili na nekoliko stepeni nižoj, pošto temperatura termalnog centra raste i nakon prekidanja procesa zagrevanja, na bazi toplote koja i dalje prodire iz površinskih slojeva u dubinu proizvoda. Kako bi obezbedili bolju higijenu procesa toplotne obrade, pa time i dužu održivost proizvoda, neki prerađivači mesa proces pasterizacije prekidaju na temperaturi nekoliko stepeni višoj od 70° C. S obzirom na to da je potrebno više minuta da temperatura u termalnom centru proizvoda poraste do, recimo, 72° C, a po prekidu zagrevanja porašće i do 74° C, na osnovu podataka o letalnosti temperatura na Enterococus faecium, lako je zaključiti da je letalnost procesa znatno veća iako je završna temperatura samo 2° C viša.Tabela 9.8. Letalni efekti temperatura (L) za Enterococus faecium (z = 10)

t (° C) L t (° C) L t (° C) L t (° C) L

55 0,032 64 0,251 73 1,995 82 15,840

56 0,040 65 0,316 74 2,512 83 19,953

57 0,050 66 0,398 75 3,162 84 25,119

58 0,063 67 0,501 76 3,981 85 31,623

59 0,079 68 0,631 77 5,012 86 39,811

60 0,100 69 0,794 78 6,310 87 50,119

61 0,126 70 1,000 79 7,943 88 63,096

62 0,158 71 1,259 80 10,000 89 79,433

63 0,200 72 1,585 81 12,589 90 100,00

Da bi se izbeglo paušalno procenjivanje efekta pasterizacije, on se može kvantifikovati određivanjem F70 vrednosti. Ova vrednost za Enterococus faecium mora da iznosi minimum F70 ≥ 15. Izračunavanje se obavlja na identičan način kao i vrednost F0 (tabela 9.8), nekom od priznatih metoda (adiciona ili grafička).

Pasterizovani proizvodi od mesa imaju dobru održivost ako se čuvaju u hladnim uslovima (t = 0–4° C). Konzerve i proizvodi punjeni u nepropusnu ambalažu održivi su duže od šest meseci, a kobasice 60–120 dana.

185

Repasterizacija predstavlja proces naknadne pasterizacije već pasterizovanih proizvoda. Proizvodi od mesa koji se dime, pa nisu zaštićeni omotačem, kao i kobasice u jestivim omotačima ili kobasice kod kojih se omotač skida nakon pasterizacije, kontaminiraju se rukama, radnim površinama, kao i u kontaktu s vazduhom. Kao posledica naknadne kontaminacije njihova održivost se smanjuje i pored toga što su proizvodi u međuvremenu upakovani u vakuum kese ili termoskupljajuće folije. Jedan od načina da se njihova održivost poveća jeste repasterizacija, čiji cilj treba da bude uništavanje mikroflore kojom su ti proizvodi naknadno kontaminirani. S obzirom na to da je ova kontaminacija isključivo površinska, efekat repasterizacije treba usmeriti samo prema površini proizvoda. Stoga se oni kratkotrajno (nekoliko minuta) izlažu temperaturi koja iznosi 75–80° C.31

Shelf stable products (SSP) predstavljaju grupu proizvoda koji su konzervisani toplotom i kombinacijom antimikrobnih parametara (aw, pH, Rh). Konzervišu se pasterizacijom ili blagom sterilizacijom, ali su, za razliku od uobičajeno konzervisanih proizvoda, održivi i bez primene hlađenja. Obrađuju se toplotom ili zračenjem u posudama ili omotačima koji su hermetični i sprečavaju naknadnu kontaminaciju.32

U zavisnost od toga koji je antimikrobni faktor prioritetan, razlikuju se aw-SSP, pH-SSP i F-SSP proizvodi.

Održivost aw-SSP proizvoda zasniva se na niskoj aktivnosti vode (ispod 0,95), koja se obezbeđuje dodavanjem velike količine rastvorljivih dodataka (šećeri, NaCl, mleko u prahu) u nadev. Proizvodi se obrađuju pasterizacijom na temperaturi iznad 75° C i mogu se čuvati na temperaturi od 20° C. Tipičan primer je italijanska mortadela, kao i veći broj proizvoda koji se proizvode u zemljama Severne Afrike i Bliskog istoka. Ti proizvodi se distribuiraju bez hladnog lanca na visokim ambijentalnim temperaturama zahvaljujući ekstremno visokom sadržaju dekstroze i skroba (i preko 10%).

Održivost pH-SSP proizvoda zasniva se na niskoj pH vrednosti, koja je između 5,2 i 5,6. Kobasice su u tipu nama poznatih fermentisanih kobasica, najčešće većeg prečnika. Proizvode se slično kao fermentisane kobasice, tako što se obavi proces fermentacije (3–5 dana) uz korišćenje starter kultura ili GDL-a. Zatim se obavlja standardna pasterizacija, a nakon toga često vakuumiranje i repasterizacija proizvoda. Poznate su u mnogim zemljama zapada i Turskoj: rookworst, florentiner, peperoni, sudžuk (pH–SSP varijanta sudžuka).

9.6 TOPLOTNA OBRADA PROIZVODA OD MESAProizvodnja sterilizovanih proizvoda od mesa (konzervi) predstavlja najzahtevniji

i najkompleksniji, a verovatno i najkomplikovaniji deo industrije mesa. Tokom proizvodnje sterilizovane konzerve veliki je broj bitnih ili kritičnih tačaka na koje


186

se mora obratiti posebna pažnja i koje se moraju pedantno i precizno organizovati i sprovesti, kao i sistematski kontrolisati – počevši od izbora posuda, kontrole materijala od kojeg su izrađene, pripreme posuda za punjenje, samog punjenja, a posebno zatvaranja posuda, kontrole kvaliteta termovara ili dvostrukog šava, izvođenja procesa sterilizacije i njegove procesne kontrola, kao i termostatiranja i mikrobiološke kontrole svakog proizvodnog lota.

9.6.1 Posude za konzerve

Osnovni zahtev koji se postavlja pri izboru materijala i posuda za sterilizovane proizvode od mesa jeste da one budu izrađene od materijala dovoljno jakih da izdrže sile pritiska tokom procesa sterilizacije i elastičnih da se nakon hlađenja vrate u prvobitan oblik, zatim da izdrže temperature sterilizacije i budu hemijski potpuno inertni prema namirnici, kao i da obezbeđuju potpunu hermetičnost posude. Hermetičnost posude je neophodna pošto i mikroporoznost materijala može omogućiti kontaminaciju i kvarenje sadržaja.

U osnovi, u industriji mesa koriste se četiri osnovna tipa posuda: limenke, alu-folije, staklenke i plastične posude (slike od 9.7. do 9.10). Limenke se izrađuju od belog i hromiranog lima i aluminijuma. U zavisnosti od veličine, oblika i namene, limenke i poklopci izrađuju se od lima različitih karakteristika. Čelična osnova belog lima podložna je koroziji, pa se zaštićuje kalajnom prevlakom. Beli lim može biti kalajisan potapanjem u otopljeni kalaj (toplo kalajisan) ili elektrolitičkim nanošenjem kalaja (elektrolitički). Postoje različiti tipovi belog lima, koji se u osnovi razlikuju po tvrdoći (grupe A, B, C i D) i debljini čeličnog dela, kao i po količini i debljini nanetog kalaja. U osnovi, poželjna je deblja kalajna prevlaka koja bolje štiti čelični deo, ali zbog njegove cene teži se da se količina kalaja smanji. Pošto kalaj nije hemijski inertan prema proizvodima od mesa, unutrašnja strana limenki i poklopaca prevlači se inertnim lakom. Hromirani lim je proizveden od čelične osnove na koju su naneti elementarni hrom i hrom-oksid. Hromirani lim je sa obe strane zaštićen prevlakom od laka.

▲ Slika 9.7. Konzerva od belog lima ▲ Slika 9.8. Konzerva od alu-folije

187

▲ Slika 9.9. Konzerva od stakla ▲ Slika 9.10. Konzerva od plastične mase

Aluminijumski lim je danas često u upotrebi zbog niske cene, male težine, otpornosti na koroziju i inertnosti prema vodonik-sulfidu. Postoje varijante lima kod kojih se na čeličnu osnovu nanosi tanak sloj aluminijuma. Limenke su se ranije proizvodile kao dvodelne, pri čemu je zid spajan elektrovarom ili lemljenjem kalajom, a dno je sa zidom spajano dvostrukim šavom. Danas su sve češće u upotrebi limenke koje su proizvedene presovanjem lima ili „dubokim izvlačenjem” od samo jednog komada materijala. Poklopac limenki najčešće se izrađuje u easy open varijanti (slika 9.11).

▲ Slika 9.11. Konzerva dobijena presovanjem – dubokim izvlačenjem (levo); easy open poklopac (desno)

Limenke se mogu izrađivati u različitim oblicima i veličinama i u njih se mogu puniti proizvodi različitih karakteristika, od tečnih do veoma viskoznih, što nije moguće sa ostalim posudama.


188

Alu-folije se često koriste u industriji mesa. Izrađene su od kompozitnih materijala, pri čemu se na aluminijumsku foliju sa obe strane nanose različiti plastični materijali: poliamid (PA), polietilen (PE), polivinil-hlorid (PVC), polipropilen (PP) i sl. Aluminijumska folija obezbeđuje čvrstinu i nepropustljivost svetla, a plastični materijali povećavaju otpornost, doprinose hermetičnosti i važni su za zatvaranje (termovarenje) posuda i poklopaca. Zbog toga se kao završna folija posude i poklopca najčešće koriste različite varijante polietilena, koji može da se vari. Polietilen je dodatno hemijski inertan, pa ima funkciju u zaštiti proizvoda od kontakta sa ostalim komponentama ambalaže.

Alu-folije nemaju dovoljnu čvrstinu da bi se od njih izrađivale posude velikih formata, ali je njihova prednost niska cena i mogućnost korišćenja malih mašina za punjenje. U alu-folije se teško pune nadevi veće viskoznosti, pa su optimalne za pakovanje jetrene paštete i sličnih proizvoda.

Staklenke se u industriji mesa koriste kao ambalaža za viršle u salamuri, soljenu i salamurenu ribu i kvalitetne namaze i paštete. Posude su uglavnom manje zapremine, a kao poklopci se često koristi twist-off varijanta zatvarača od belog lima, mada su u upotrebi i druge varijante.

Plastične posude su izrađene od različitih polimera, od kojih su veoma važni PP, PA i PE. Mogu se formirati u različite oblike, ali su posebno pogodne kao materijal za izradu tuba.

9.6.2 Punjenje i zatvaranje konzervi

Prilikom punjenja sadržaj konzervi može biti hladan ili topao. To je uslovljeno tehnologijom pripreme nadeva, pa je sadržaj konzervi od salamurenog mesa, konzervi od mesa u sopstvenom soku i konzervi od usitnjenog mesa hladan, dok je sadržaj jetrenih kobasica i pašteta topao. Temperatura hladnog sadržaja treba da bude niža od 10° C, a toplog viša od 50° C. Visoka temperatura nadeva povećava parcijalni pritisak vodene pare iznad nadeva, pa smanjuje količinu zaostalog vazduha u konzervi. To je korisno ne samo sa aspekta smanjenja razlike pritiska u konzervi i autoklavu tokom sterilizacije već i kao prevencija oksidacije i diskoloracije sadržaja konzerve.

Limene i staklene posude se pre punjenja peru vrućom vodom temperature minimum 83° C, što ima za cilj eliminaciju sitnih čestica u ambalaži i redukciju broja mikroorganizama. Ambalaža se danas isporučuje čista i upakovana, pa ovaj zahtev, iako još uvek na snazi, nema značaj koji je imao pre nekoliko decenija. Umesto pranja može se vršiti izduvavanje posuda vazduhom pod pritiskom.

Prilikom punjenja konzervi od mesa zaostaje ili se ostavlja prazan prostor, koji je veći kod većih formata konzervi i konzervi koje se obrađuju na višoj temperaturi, pa time i na višem pritisku. Svrha slobodnog prostora jeste da smanji razliku pritiska u konzervi i autoklavu tokom sterilizacije i time spreči nepovratne deformacije

189

ambalaže i nastanak potencijalnih mikrooštećenja na šavovima. Naročito je važno da postoji prazan prostor u staklenkama, pošto je staklo materijal koji se malo širi na toploti i male je elastičnosti, pa se u staklenoj ambalaži koja je prepunjena može javiti natpritisak i preko jednog bara, koji može izbiti poklopac ili uništiti staklenku. Matematički se može izračunati da je u staklenci u kojoj su upakovane i sterilisane viršle potrebno ostaviti minimum 6% praznog prostora. Jedino se riblje konzerve pune uljem „s prelivanjem”, odnosno u njima se ne ostavlja prazan prostor.

Za punjenje limenki koriste se namenske punilice koje mogu puniti topao tečni nadev (pašteta), kao i hladan čvrst nadev (narezak, salamureno meso). Važno je da pri punjenju sadržaj ne dodiruje rubove limenke pošto prisustvo i malih čestica u dvostrukom šavu može ugroziti njegovu hermetičnost. Za punjenje alu-folije i tuba koriste se dozomati, koji dobro pune tečne i praškaste sadržaje (paštetu, proizvode od mleka ili farmaceutske proizvode), a loše rade s nadevima koji nisu tečni.

Gotova jela i viršle mogu se puniti namenskim dozirkama ili ručno.

Zatvaranje konzervi obavlja se na različit način za svaki tip posude. Važno je da se zatvaranjem obezbedi potpuna hermetičnost, koja obezbeđuje održivost konzervi tokom prometa.

Limenke se zatvaraju formiranjem dvostrukog šava, koji prave rub poklopca i rub limenke. Hermetičnost obezbeđuje tanak sloj gume nanet na rub poklopca. Posle punjenja uređaj često nazvan „klinčer” postavlja poklopac na napunjenu limenku, a zatim se konzerva zatvara tokom dve operacije i s dva različita alata. Kvalitet ove operacije je ključan, pa se izgled i preklapanje šava svakodnevno kontrolišu. Najčešće se na početku proizvodnje sa zatvorene konzerve iseca deo šava i zatim posmatra u vidnom polju „profil projektora”. Veoma se jasno uočavaju nepravilnosti šava i smanjena zona preklapanja (slika 9.12). Greške mogu nastati pri promeni dobavljača posude i poklopca, promeni tipa ambalaže ili kao posledica bilo kog drugog uzroka, ali se moraju otkloniti pre nastavka proizvodnje.

Alu-folija i tuba zatvaraju se u istim mašinama u kojima se dozira masa, i to termovarom. Posudica se ubacuje u otvor rotacionog radnog stola na kome se dozira masa, u sledećem taktu mašina spušta foliju poklopca na napunjenu tacnu, a zatim zagrejan alat pritiska poklopac na rub posude i formira termovar. Unutrašnji sloj polietilena se otapa i formira postojani termovar na ▲ Slika 9.12. Kontrola kvaliteta šava: dobar šav – levo,

loš šav – desno


190

temperaturi oko 300–340° C. Veoma je važno da kontaktna površina na kojoj se formira termovar ne bude zamazana nadevom, pošto na tom mestu teško dolazi do stapanja polietilena.

9.6.3 Uređaji za pasterizaciju proizvoda od mesa

Pasterizacija je proces u kome je potrebno u termalnom centru proizvoda obezbediti zagrevanje do temperature od 70° C, ili da ukupna letalnost procesa za Enterococus faecium iznosi minimum F70 ≥ 15.

U praksi se danas, osim za pasterizovane konzerve od mesa, veoma retko koristi kriterijum F70 ≥ 15, već se proizvodi obrađuju toplotom do postizanja temperature od 70° C u termalnom centru proizvoda.

Pasterizacija se može izvoditi u svakom uređaju ili prostoru u kome se obezbeđuje postizanje temperature od 70° C u centru proizvoda. To mogu biti lonac ili sud za kuvanje, autoklav, rerna šporeta ili pekarska peć, komora za toplotnu obradu, konvektomat ili zidana pušnica.

Proizvodi koji su napunjeni u omotače ili posude nepropusne za vodu, dim i gasove pasterizuju se u uređajima u kojima se tretiraju u režimu barenja vodom ili parom. U većim industrijama to se često obavlja u autoklavima, a u manjim pogonima uobičajeno je korišćenje kazana za kuvanje ili komore za toplotnu obradu.

▲ Slika 9.13. Kada za pasterizaciju

191

▲ Slika 9.14. Komora za toplotnu obradu

Proizvodi koji nisu u omotačima ili sudovima i kobasice koje se tokom pasterizacije dime najčešće se pasterizuju u komorama za pasterizaciju.

9.6.4 Uređaji za kuvanje proizvoda od mesa

Za kuvanje proizvoda od mesa mogu se koristiti otvoreni sud za kuvanje (kazan, koh) ili zatvoreni sudovi pod pritiskom – autoklavi. Proces je u osnovi isti kao i proces sterilizacije, ali se ne koriste temperature iznad 100° C. Važno je da se u posudi koja je kuvana obezbedi ukupan letalni efekat F0 ≥ 0,4 u termalnom centru proizvoda.

9.6.5 Uređaji za sterilizaciju proizvoda od mesa

Sterilizovani proizvodi od mesa, ili sterilizovane konzerve od mesa, a najčešće i kuvane konzerve od mesa, toplotom se obrađuju u zatvorenim sudovima pod pritiskom ili autoklavima. Autoklavi se primenjuju od 1874. godine.24

Po tehničkim karakteristikama autoklavi mogu biti:

• vertikalni ili horizontalni

• kontinuelni ili diskontinuelni (šaržni)

• stacionarni ili rotirajući

• autoklavi zagrevani vodom ili parom.

▲ Slika 9.15. Vertikalni autoklav


192

▲ Slike 9.16. Horizontalni autoklav

Prvobitno su autoklavi bili vertikalni (slika 9.15). Postoji potpuna analogija između njih i kuhinjskog ekspres lonca koji se zatvara odozgo. Ova jednostavna konstrukcija bila je popuno primerena i prikladna vremenu u kom je nastala. Vertikalni autoklavi različitih konstrukcija koriste se i danas. Osnovna razlika između njih i horizontalnih jeste u načinu punjenja i pražnjenja, koji se kod vertikalnih moraju obavljati dizalicom, što limitira njihove dimenzije, a time i kapacitet.

Horizontalni autoklavi su položeni, pa mogu biti dugi i više od deset metara (slika 9.16). Kolica s konzervama se u njih uvode automatski ili jednostavnim guranjem.

Po principu rada mogu biti kontinuelni ili šaržni. U kontinuelnim autoklavima radni pritisak i temperatura obezbeđuju se na osnovu velike visine vodenog stuba. Kontinuelni autoklavi su u upotrebi u proizvodnim pogonima veoma velikog kapaciteta. Diskontinuelni autoklavi rade po principu pojedinačnih šarži.

Proizvodi koji se sterilišu mogu se mućkati (rotirati), što doprinosi skraćenju trajanja procesa, ali i senzornom kvalitetu i nutritivnoj vrednosti proizvoda. Rotiranje se primenjuje kod proizvoda čiji je sadržaj tečan (jetrena pašteta) ili je tečan bar jedan deo sadržaja (gulaš, viršle u salamuri), pa se toplota prostire konvekcijom. Kod proizvoda čiji je sadržaj kompaktan (mesni narezak) rotacija ne utiče na brzinu prodiranja toplote. Rotacija se u autoklavu omogućava fiksiranjem konzervi unutar kolica – korpe autoklava pomoću poklopca, pa se cela kolica s konzervama rotiraju tokom toplotne obrade.24

193

▲ Slike 9.17. i 9.18. Autoklav zagrevan vodom (levo), autoklav zagrevan parom (desno)

Autoklavi u kojima se konzerve zagrevaju vodom (slika 9.17) poseduju dve posude slične zapremine, od kojih se u donju unose konzerve i u njoj se obavlja sterilizacija, a gornja predstavlja rezervoar vode i naziva se bojler. Svrha bojlera je čuvanje energije vrele vode (t = 120 ° C), koja se nakon završene toplotne obrade pumpom prebacuje u bojler i u njemu se čuva do sledećeg ciklusa rada autoklava. Autoklav u kome se konzerve zagrevaju parom znatno je manji potrošač energije, pošto nema gubitaka u vidu vrele vode koja ostaje kao višak na kraju procesa rada.

Postupak sterilizacije obavlja se tako što se autoklav u koji su unete konzerve zagreva do postizanja zadate temperature toplotne obrade, zatim se ta temperatura održava i posle zadatog vremena konzerve se hlade. Šematski se ovaj proces može postaviti:

A B Ct

+ + (5)

A – vreme zagrevanja autoklava

B – vreme sterilizacije (održavanja temperature toplotne obrade u autoklavu)

C – vreme hlađenja autoklava

t – temperatura toplotne obrade

Recimo da u slučaju sterilizacije mesnog nareska od 150 g proces treba voditi po šemi:

15 45 15120+ +

Prema šemi za mesni narezak od 150 g autoklav u koji su konzerve unete puni se vrelom vodom pretpostavljene temperature (t = 120° C ). U kontaktu s konzervama koje su hladnije od vode (t konzervi je 10° C) ona se hladi i potrebno je da se


194

zagreje do zadate temperature toplotne obrade (t = 120° C). Ovo je period A, koji u konkretnom slučaju traje 15 minuta, za koji se voda, a delom i konzerve, u autoklavu zagrevaju do temperature od 120° C. Za sve to vreme autoklav se zageva parom, a postignuta temperatura održava se sledećih 45 minuta (period B). Nakon toga pumpa izbacuje vrelu vodu u bojler i započinje hlađenje autoklava i konzervi hladnom vodom (period C), koje traje 15 minuta. Po završenom hlađenju pritisak u autoklavu se izjednačava sa atmosferskim i proces sterilizacije je završen.

temperatura (˚C)

temperatura autoklava

40

60

80

100

120

A

(minuti)15 30 45 60 75

temperatura uhladnoj tackikonzerve

B C

▲ Slika 9.19. Vrednosti temperatura u autoklavu i hladnoj tačkikonzerve tokom procesa sterilizacije

Pritisak i temperatura vodene pare u direktnoj su vezi, odnosno vodena para određenog pritiska je tačno definisane temperature (tabela 9.9).24, 26

Tabela 9.9. Odnos pritiska vodene pare i njene temperature

p (bar) t (° C) p (bar) t (° C) p (bar) t (° C)

1,01 100,0 1,84 117,6 2,12 122,1

1,22 105,3 1,91 118,8 2,18 123,1

1,43 110,0 1,98 119,9 2,25 124,2

1,70 115,2 2,05 121,0 2,32 125,1

1,77 116,4

9.6.6 Pritisak u autoklavu i konzervi

S porastom pritiska i temperature u autoklavu (faza A) rastu pritisak i temperatura u konzervama. Porast pritiska u konzervama tokom zagrevanja posledica je porasta parcijalnog pritiska vodene pare (Pp) i porasta pritiska vazduha (Pv) preostalog u konzervi nakon njenog zatvaranja (P = Pp + Pv), zbog čega pritisak u konzervi može nadmašiti pritisak u autoklavu čak i tokom faza A i B. Tokom faze B, iako se u autoklavu pritisak i temperatura održavaju konstantnim, rastu pritisak i temperatura u konzervama,

195

pošto se one još uvek zagrevaju. Tokom hlađenja autoklava pritisak u njemu opada i ovo može biti tačka u kojoj je ΔP najveći. Ukoliko ΔP premaši vrednost od 0,5–0,8 bara, može doći do ozbiljnih deformacija konzervi i ugrožavanja hermetičnosti. Na veći ΔP naročito su osetljive konzerve od alu-folije, plastičnih masa i stakla. S ciljem da se problemi u vezi s deformacijom ambalaže izbegnu koriste se autoklavi u kojima se održava natpritisak vode u fazi hlađenja (faza C), što obezbeđuje da se konzerve hlade bez oštećenja, koja mogu ugroziti bezbednost proizvoda u prometu. Moderni autoklavi imaju mogućnost merenja ΔP tokom procesa (sondom unetom u kontrolnu konzervu), čime se može obezbediti da ova vrednost tokom procesa toplotne obrade ne premaši željenu vrednost.

pritisak (bar)

temperatura autoklava

pritisak u konzervi

1

1,4

1,8

2,2

A

(minuti)15 30 45 60 75

B C

▲ Slika 9.20. Vrednosti pritisaka u autoklavu i hladnoj tački konzerve tokom procesa sterilizacije


196

Pitanja

1. Koji su razlozi za obradu mesa toplotom? 2. Kako su sistematizovani postupci obrade mesa toplotom? 3. Objasnite pojam D-vrednosti. 4. Objasnite pojam z-vrednosti. 5. Kako se D-vrednost menja s promenom temperature? 6. Šta je parcijalni letalni efekat? 7. Šta je ukupni letalni efekat sterilizacije? 8. Kako se izračunava Fo vrednost? 9. Šta je 12D-koncept?10. U kakvoj su relaciji pritisak i temperatura vodene pare?

Literatura 1. Carmody RN and Wrangham RW, (2009). The energetic significance of cooking. Journal of Human Evolution 57:379–391. 2. Moriyama Y and Takeda K, (2010). Critical Temperature of Secondary Structural Change of My-oglobin in Thermal Denaturation up to 130 °C and Effect of Sodium Dodecyl Sulfate on the Change. The Journal of Physical Chemistry B 114:2430–2434. 3. Nakano M and Yang JT, (1981). Helical conformation of myoglobin and its cyanogen bromide-treated fragments in sodium dodecyl sulfate solution. Archives of Biochemistry and Biophysics 207:69–74. 4. Suman SP, Nair MN, Joseph P and Hunt MC, Factors influencing internal color of cooked meats. Meat Science 5. Rode HR, Fehrman CE, Blair AD, Underwood KR and Zuelly SMS, (2016). Evaluation of the significance of the maillard browning reaction, caramelization, and flavor development in beef steaks. Meat Science 112:152. 6. Liu J, Arner A, Puolanne E and Ertbjerg P, (2016). On the water-holding of myofibrils: Effect of sarcoplasmic protein denaturation. Meat Science 119:32–40. 7. Ishiwatari N, Fukuoka M and Sakai N, (2013). Effect of protein denaturation degree on texture and water state of cooked meat. Journal of Food Engineering 117:361–369. 8. Powell TH, Hunt MC and Dikeman ME, (2000). Enzymatic assay to determine collagen thermal denaturation and solubilization. Meat Science 54:307–311. 9. Xia Z, Calderon-Colon X, Trexler M, Elisseeff J and Guo Q, (2012). Thermal denaturation of type I collagen vitrified gels. Thermochimica Acta 527:172–179. 10. Aktaş N and Kaya M, (2001). Influence of weak organic acids and salts on the denaturation characteristics of intramuscular connective tissue. A differential scanning calorimetry study. Meat Science 58:413–419. 11. Khan MI, Jo C and Tariq MR, (2015). Meat flavor precursors and factors influencing flavor precursors—A systematic review. Meat Science 110:278–284. 12. Nakyinsige K, Sazili AQ, Aghwan ZA, Zulkifli I, Goh YM, Abu Bakar F and Sarah SA, (2015). Development of microbial spoilage and lipid and protein oxidation in rabbit meat. Meat Science

RezimeRazlozi za obradu mesa toplotom su mnogobrojni – od običaja i kulturoloških faktora da se meso konzumira kuvano, preko činjenice da je jestivije i lakše se vari, dobija teksturu, povezanost i specifične senzorne karakteristike – proizvodi dobijaju crvenu boju i mogu se toplotom konzervisati. Meso se kao posledica delovanja toplotom menja, a te promene su vrlo kompleksne, duboke i mahom nepovratne. Mikroorganizmi se efikasno uništavaju toplotom, a njihovo uništavanje ima logaritamski tok. Neophodna je precizna kvantifikacija efekta uništavanja mikroorganizama, posebno pri sterilizaciji proizvoda od mesa.

197

108:125–131. 13. Becker A, Boulaaba A, Pingen S, Krischek C and Klein G, (2016). Low temperature cooking of pork meat — Physicochemical and sensory aspects. Meat Science 118:82–88. 14. Santhi D, Kalaikannan A and Sureshkumar S, (2015). Factors Influencing Meat Emulsion Properties and Product Texture: A Review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition:00–00. 15. Li C, Wang D, Xu W, Gao F and Zhou G, (2013). Effect of final cooked temperature on tenderness, protein solubility and microstructure of duck breast muscle. LWT - Food Science and Technology 51:266–274. 16. Lomiwes D, Farouk MM, Wiklund E and Young OA, (2014). Small heat shock proteins and their role in meat tenderness: A review. Meat Science 96:26–40. 17. Kerth C, (2016). Determi-nation of volatile aroma compounds in beef using differences in steak thickness and cook surface temperature. Meat Science 117:27–35. 18. Shabbir MA, Raza A, Anjum FM, Khan MR and Suleria HAR, (2015). Effect of Thermal Treatment on Meat Proteins with Special Reference to Heterocyclic Aromatic Amines (HAAs). Critical Reviews in Food Science and Nutrition 55:82–93. 19. Melo A, Viegas O, Eça R, Petisca C, Pinho O and Ferreira IMPLVO, (2008). Extraction, Detection, and Quantification of Heterocyclic Aromatic Amines in Portuguese Meat Dishes by HPLC/Diode Array. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies 31:772–787. 20. Barbosa–Cánovas GV, Medina-Meza I, Candoğan K and Bermúdez-Aguirre D, (2014). Advanced retorting, microwave assisted thermal sterilization (MATS), and pressure assisted thermal sterilization (PATS) to process meat products. Meat Science 98:420–434. 21. Wilson DR, Dabrowski L, Stringer S, Moezelaar R and Brocklehurst TF, (2008). High pressure in combination with elevated temperature as a method for the sterilisation of food. Trends in Food Science & Technology 19:289–299. 22. Fellows PJ, (2009). 13 - Heat sterilisation, in Food Processing Technology (Third edition). Woodhead Publishing, pp 396–429. 23. Stumbo CR, Purohit KS and Ramakrishnan TV, (1975). Thermal process lethality guide for low-acid foods in metal containers. Journal of Food Science 40:1316–1323. 24. Vereš M, (1991). Osnovi konzervisanja namirnica. Naučna knjiga, Beograd. 25. Vuković IK, (2006). Osnove tehnolоgije mesa. Veterinarska komora Srbije, Beograd. 26. Pistolesi D and Mascherpa V, (1988 (Revised: June 27th, 2014) ). F0 A technical note. 27. Deák T, (2014). Food Technologies: Sterilization A2 - Motarjemi, Yasmine, in Ency-clopedia of Food Safety. Academic Press, Waltham, pp 245–252. 28. Featherstone S, (2015). 12 - Sterilisation systems, in A Complete Course in Canning and Related Processes (Fourteenth Edition). Woodhead Publishing, pp 239–267. 29. Sevenich R, (2016). High-Pressure Thermal Sterilization, in Reference Module in Food Science. Elsevier 30. Incze K, Körmendy L, Körmendy I and Zsarnóczay G, (1999). Considerations of critical microorgan-isms and indicator enzymes in connection with the pasteurization of meat products. Meat Science 51:115–121. 31. Selby TL, Berzins A, Gerrard DE, Corvalan CM, Grant AL and Linton RH, (2006). Microbial heat resistance ofListeria monocytogenes and the impact on ready-to-eat meat quality after post-package pasteurization. MeatScience 74:425–434. 32. Chawla SP and Chander R, (2004). Microbiological safety of shelf-stable meat products prepared by employing hurdle technology. Food Control 15:559–563.

199

PAKOVANJE MESA10Cilj ovog poglavlja jeste da čitaocu predstavi istorijat, važnost i efekte pakovanja hrane, kao i razloge za to, Takođe treba da ga upozna s različitim tipovima pakovanja: konvencionalnim, vakuum i pakovanjima u modifikovanoj atmosferi gasova (MAP), uticajima ovih načina pakovanja na meso, mikrofloru i održivost mesa, kao i sa specifičnom tehnikom i tehnologijom pakovanja mesa.

Pakovanje hrane u industrijskim uslovima ima relativno kratku istoriju. Razlog za to bila je nedostupnost materijala za pakovanje, bilo zbog ograničenog izbora, bilo zbog njihove visoke cene. Do pre nekoliko decenija većina namirnica se odmeravala i pakovala pred kupcem, u posude ili papirnu ambalažu, a ne tako retko i u novinsku hartiju. Tek posle Drugog svetskog rata počela je masovna i jeftina proizvodnja različitih plastičnih materijala koji su imali potrebne fizičke karakteristike, inertnost i cenu kao preduslov za razvoj tehnologije pakovanja. Kad su se stvorili potrebni uslovi, ova oblast doživela je pravi bum, koji još uvek traje.1 Tehnološki uslovi, interesi potrošača i bezbednost proizvoda nisu jedini pokretači razvoja ove oblasti. Važni su i ekonomski interesi, u okviru kojih pakovanje ima markantan položaj u oglašavanju i marketingu.

Meso i proizvodi od mesa, u odnosu na većinu ostalih namirnica, postavljaju specifične zahteve u pogledu pakovanja, pa je ono u industrijskim uslovima počelo tek sedamdesetih godina prošlog veka.

Meso je dinamičan supstrat koji se menja i kada je upakovano. Ono „diše”, adsorbuje, ali i stvara gasove, vlažno je i otpušta vodu tokom skladištenja, menja

10. PAKOVANJE MESA

200

redoks potencijal i pH vrednost, a u njemu su aktivni enzimi i boja je nestabilna. Komadi mesa su različitog sastava i oblika, imaju kosti i uvek su kontaminirani različitim mikroorganizmima.2

Hrana, pa i meso, pakuje se iz više razloga:

• zaštita od prljanja tokom prometa i manipulacije,

• zaštita od kontaminacije mikroflorom,

• zaštita od negativnih uticaja po izgled, miris i ukus,

• sprečavanje gubitka mase tokom prometa,

• produžetak održivosti (konzervisanja) u prometu i frižideru kupca,

• smanjenje troškova prodaje,

• lakša organizacija prodaje,

• pakovanje obezbeđuje mogućnost reklamiranja,

• obezbeđuje se potpuna sledivost proizvoda,

• bolje snabdevanje tržišta.

Većina ovih razloga potpuno je jasna i ne treba ih dodatno objašnjavati, a danas su posebno važna poslednja četiri. U prometu mesom važno je da održivost jednog dela mesa bude što duža, što je moguće obezbediti jedino njegovim pakovanjem. Dodatno, potrošači se danas sve ređe snabdevaju namirnicama „dnevno”. Uobičajeno je „nedeljno” ili snabdevanje u dužim vremenskim intervalima, pa je meso potrebno očuvati u frižideru kupca, što je moguće jedino ako je upakovano.

Smanjenje troškova i lakša organizacija prodaje važni su i tesno povezani. S tim u vezi, promet neupakovanim i makrokonfekcioniranim mesom (polutkama, butovima) drastično se smanjio na račun povećanja učešća pakovanog mesa. Razlozi ovih promena leže u činjenici da je za promet neupakovanog mesa potrebno obezbediti rashladno vozilo u kome se meso transportuje okačeno. Zatim je potrebno te komade na higijenski način i bez naknadne kontaminacije dostaviti do samog prodajnog objekta ili mesta, što je često praćeno lošim higijenskim efektima, a potrebna je i dodatna radna snaga. Meso se zatim mora smestiti u hladnjaču, a zatim ga po potrebi kvalifikovan mesar otkoštava i raseca u prostoru koji se hladi i mora biti opremljen zakonom zahtevanom opremom. Mesar mora iseći, umotati i izmeriti svaki komad mesa namenjen krajnjem kupcu. Prihvat i bezbedno uklanjanje kostiju dodatni su problemi.

Za promet upakovanog mesa i proizvoda potrebno su samo malo dostavno vozilo i rashladna vitrina iz koje se meso i proizvodi prodaju po principu samousluge.

201

Upakovanim mesom moguće je pokriti znatno veće tržište, pošto je moguće snabdevati i male prodavnice – uslov je samo posedovanje rashladne vitrine.3

10.1 TIPOVI (NAČINI) PAKOVANJA MESA I PROIZVODA OD MESA

Postoje tri osnovna načina ili tipa pakovanja:

• „tradicionalni”

• vakuum

• pakovanje u modifikovanoj atmosferi – MAPs

10.1.1 Tradicionalni način pakovanja

Tradicionalni način pakovanja nema prikladan termin na srpskom jeziku, ali se često naziva obmotavanjem ili „strečovanjem” (slika 10.1). Za pakovanje se koriste tacne od mekog materijala, najčešće od polistirola, u koje se meso ulaže, a zatim se meso i tacna zajedno obmotavaju tankom prianjajućom i rastegljivom (streč) folijom. Ispod komada mesa često se ubacuje pamučna upijajuća tkanina da veže iscedak. Početak i kraj folije završavaju se na spoljašnjem dnu tacne, lepljenjem ili termovarom. Obmotavanje se može vršiti namenskim mašinama ili ručno. Vizuelni efekat na kupca je veoma dobar, naročito kad su komadi mesa viši od tacne. Za obmotavanje se koriste tanke, često jednoslojne folije različitih barijernih karakteristika, uglavnom propusne za gasove, a nepropusne za vodenu paru. Loše barijerne karakteristike često mogu dovesti do stvaranja met pigmenta, naročito u goveđem mesu, pa je pakovanje ove vrste mesa otežano.

Zadatak ovog pakovanja jeste da spreči naknadnu i unakrsnu kontaminaciju mesa i isušivanje, kao i da omogući plasman mesa putem samouslužnih vitrina. Veliki deo mesa u maloprodajnim objektima u svetu i našoj zemlji pakuje se na ovaj način. Moguće je pakovati sve vrste ohlađenog mesa i ribu, mleveno meso i poluproizvode, mikrokonfekciju, a naročito se koristi za pakovanje trupova i osnovnih delova živine. s Engl. MAP – modified atmosphere packaging

▲ Slika 10.1. „Tradicionalan” način pakovanja pilećeg mesa

10. PAKOVANJE MESA

202

Ovaj vid pakovanja retko se koristi za pakovanje proizvoda od mesa.

Pod tradicionalnim načinom pakovanja možemo posmatrati i pakovanje trupova živine u kesice zatvorene samolepljivom folijom ili klipsom. Takav način pakovanja ne može obezbediti značajno produženje roka čuvanja pošto materijali koji se koriste ne obezbeđuju hermetičnost pakovanja, što ne dozvoljava značajniji pad redokspotencijala u pakovanju, niti mogućnost primene MAPa. Uprkos tome, često se koristi zbog već navedenih prednosti, kao i relativno niske cene ambalaže, koja u malom obimu opterećuje cenu proizvoda. Velika prednost ovog tipa pakovanja jeste i niska cena mašina za pakovanje.

Tradicionalno pakovanje je još uvek najčešće primenjivani način pakovanja svežeg mesa u maloprodaji.3

10.1.2 Vakuum pakovanje

Vakuum pakovanje svežeg mesa počelo je u SAD pakovanjem osnovnih delova goveđeg mesa. U osnovi, vakuum pakovanje ima za cilj stvaranje anaerobnih uslova u hermetizovanoj ambalaži.

Kao posledica evakuacije vazduha, odnosno gasova koji ga čine, stvaraju se anaerobni uslovi i opada redokspotencijal, što ima presudnu ulogu za opstanak i aktivnost mikroflore unutar vakuum pakovanja.1

Redokspotencijal (Eh) jeste mera sposobnosti neke supstance da prima elektrone. Oksidujuće sredstvo lako prima elektrone i ima visok pozitivni Eh, dok redukujuće sredstvo lako otpušta elektrone, a ima visok negativni Eh. Supstrat u kome dominiraju oksidativni procesi i u kome ima dosta kiseonika (aerobni uslovi) ima visok pozitivni Eh, a onaj u kome dominiraju reduktivni uslovi i u kome nema kiseonika (anaerobni uslovi) ima visok negativni Eh. Mišići životinja posle klanja imaju Eh oko +250 mV, koji posle hlađenja opada na oko –100 mV u mesu svinja i oko –50 mV u mesu goveda. Redokspotencijal barenih i kuvanih kobasica iznosi od –20 do –00 mV.4

Redokspotencijal mesa u najvećoj meri zavisi od prisustva kiseonika (povećava Eh), ali i prisustva reduktivnih (SHgrupe proteina, H2S, askorbinska kiselina, redukujući šećeri [smanjuju Eh]) i oksidativnih materija (nitrati i nitriti [povećavaju Eh]). Aerobni mikroorganizmi mogu da se razmnožavaju samo pri pozitivnim, a anaerobni pri negativnim Eh vrednostima.

Podaci navedeni za Eh vrednosti u svežem komadnom mesu odnose se na redokspotencijal u dubini mesa, dok je on na površini komada mesa koji su izloženi atmosferskom kiseoniku visok. Prisutna mikroflora takođe se nalazi na površini komada mesa i uglavnom su to aerobne psihrotrofne vrste rodova: Pseudomonas, Acinetobacter i Moraxella. Zatvaranjem mesa u vakuum pakovanje nestaju uslovi za rast izazivača kvara, a počinje nešto intenzivniji rast vrsta Enterobacteriaceae, laktobacila,

203

pediokoka, a naročito Brochothrix thermosphacta.4, 5 Optimalna temperatura rasta za većinu ovih vrsta znatno je veća od temperature čuvanja mesa upakovanog u vakuumu (temperature hlađenja od –1° do 2° C, a max. do 4° C), što omogućava da se komadi mesa čuvaju na temperaturama hlađenja i do deset nedelja.

Vakuum pakovanje može se koristiti za sve vrste ohlađenog i smrznutog mesa i ribe, kao i svih proizvoda od mesa. Nije prikladno za pakovanje usitnjenog oblikovanog mesa (ćevapa i pljeskavica). Pri pakovanju zamrznutog mesa ili pri zamrzavanju upakovanog ono obezbeđuje i zaštitu od oksidacije, rekristalizacije i opekotina nastalih hladnoćom. Mogu se pakovati makrokonfekcionirani i mikrokonfekcionirani delovi, s kostima i bez njih, različitim tehnikama/tehnologijama pakovanja, o čemu će kasnije biti više reči. Efekti u pogledu održivosti proizvoda upakovanih u vakuumu razlikuju se u zavisnosti od toga da li se pakuju makrokonfekcionirani ili mikrokonfekcionirani komadi. Neupakovano makrokonfekcionirano meso ima veću održivost u odnosu na mikrokonfekcionirano, a posebno u odnosu na usitnjeno meso. Slično je s vakuumski upakovanim mesom, koje u slučaju pakovanja makrokonfekcije (jagnjeće i goveđe meso) može imati održivost i 60–70 dana na temperaturi –1° do 2° C.6 Poredimo li mikrokonfekcionirano meso u vakuum i MAP pakovanju, njihova održivost je slična.7

10.1.3 Pakovanje u modifikovanoj atmosferi (MAP)

Ovaj način pakovanja koristi se skoro stotinu godina za čuvanje jabuka. Tridesetih godina prošlog veka bilo je pokušaja da se koristi pri brodskom transportu govedine, a u komercijalnu upotrebu za pakovanje mesa ušlo je tek sedamdesetih godina prošlog veka u Evropi. Punu afirmaciju i ekspanziju doživljava poslednjih decenija.

Ovaj metod zasniva se na efektu modifikacije gasova unutar pakovanja. Iz njega se eliminiše prirodna smeša gasova (azot, kiseonik i ugljendioksid), a zatim se ubacuje funkcionalna smeša gasova (azota, kiseonika i ugljendioksida) ili samo jedan gas od njih.8, 9

Kiseonik se u gasnoj smeši koristi sa osnovnom funkcijom da obezbedi oksigenaciju mioglobina i poveća koncentraciju oksimioglobina u mesu, a time nastanak purpurnocrvene boje, naročito važne za goveđe meso. Koncentracije O2 manje od 30% negativno se odražavaju na boju mesa, pa se u praksi najčešće koriste koncentracije 60–80% u smeši. Niske koncentracije kiseonika takođe stimulišu rast aerobnih psihrotrofnih pseudomonada. Kiseonik je koristan i pošto pri koncentraciji iznad 10% sprečava rast striktnih anaeroba kao što je Clostridium botulinum.

Ugljendioksid ima izraženo antimikrobno dejstvo na aerobnu mikrofloru i fungicidno dejstvo. On utiče na funkciju ćelijske membrane mikroorganizama i promet hranljivih materija, inhibira enzime ili im smanjuje aktivnost i menja fizičkohemijska svojstva proteina.

10. PAKOVANJE MESA

204

Njegovo antimikrobno dejstvo uslovljeno je rastvorljivošću CO2 u vodenoj fazi mesa i stoga je veoma važno da se u pakovanju održava niska temperatura, koja obezbeđuje bolju rastvorljivost CO2.9, 10 Potrebno je održavati njegovu koncentraciju iznad 20% da bi se obezbedio efekat konzerviranja. Koncentracija CO2 i niska temperatura imaju sinergistički efekat na Lactobacilus sakei i Listeria monocytogenes. Na većinu ostalih laktobacila nema uticaja, ali smanjuje broj Brochothrix thermosphacta. Stimuliše rast kvasaca i ne treba ga koristiti u gasnim smešama koje se koriste za konzervisanje hrane u kojoj ima kvasaca u većem broju. Takođe stimuliše rast Clostridium botulinum i Clostridium perfrigens, pa je nekad rast ovih patogena potrebno ograničiti dodavanjem kiseonika u smešu, kao što je slučaj pri pakovanju ribe i proizvoda od ribe.

Azot se koristi kao punilac u pakovanjima zbog svoje inertnosti. Zbog inertnosti i loše rastvorljivosti u vodenoj fazi njegova koncentracija je u pakovanju relativno konstantna i malo se menja. Retko se koristi u gasnim smešama za sveže meso u kojima ima kiseonika. Međutim, njegova upotreba je važna u smešama u kojima nema kiseonika, a koristi se CO2 u koncentracijama 20–80%. U slučajevima kad se koncentracija CO2 drastično smanji u gasnoj smeši, pa time smanji pritisak u pakovanju, može doći do „kolapsa pakovanja”. U tim slučajevima N2 obezbeđuje postojanost pritiska svojom malom rastvorljivošću. Pri pakovanju proizvoda od mesa sprečava oksidaciju masti.

Ugljenmonoksid s mioglobinom gradi karboksimioglobin, veoma postojan pigment purpurnocrvene boje. Njegova upotreba u evropskim zemljama nije dozvoljena zbog moguće zabune ili obmane potrošača, pošto pigment ne menja boju ni pri velikom broju mikroorganizama u mesu, pa izostaje pojava smeđesivih tonova kao pokazatelja mikrobiološki promenjenog mesa.

10.2 TEHNOLOGIJA I OPREMA ZA PAKOVANJE MESA

10.2.1 Pakovanje mesa u vakuumu

Pakovanje mesa i proizvoda od mesa u vakuumu može se obaviti na više različitih načina pomoću različitih tehnologija pakovanja, i to u:

• vakuum kese,

• termoskupljajuće vakuum kese ili folije,

• „termoforming” folije,

• „skin” pakovanje.

205

Pakovanje u vakuum kese (slika 10.2) predstavlja najjednostavniji način vakuum pakovanja mesa i proizvoda od mesa. Koriste se kese od višeslojnih materijala (3–9 slojeva). Spoljašnji sloj ili slojevi obezbeđuju mehaničke karakteristike, otpornost i čvrstinu, pri čemu su termorezistentni, središnji imaju barijerna svojstva, a unutrašnji su inertni prema namirnici, topivi i moguće ih je termovariti.

Kese se izrađuju od folija različite debljine i karakteristika. Tanje, i po pravilu jeftinije, folije koriste se za meso bez kosti, a deblje i skuplje za meso s kostima.

▲ Slika 10.2. Vakuum pakovanje mesa (levo) i proizvoda od mesa (desno)

Princip pakovanja je jednostavan – komadi mesa se ručno ubacuju u kesu, koja treba da je približnih dimenzija s komadom mesa, a zatim se u uređaju za vakuumiranje iz kese vakuum pumpom evakuiše vazduh i nakon toga se pravi termovar na kesi. Ovaj vid pakovanja pogodan je za sve vrste proizvoda od mesa osim usitnjenog oblikovanog mesa. Koristi se za makrokonfekcionirano goveđe, svinjsko i ovčije meso, koje se ovako može transportovati na velike razdaljine i u dugom vremenskom intervalu, pri centralizovanom snabdevanju velikih maloprodajnih sistema, kao i za snabdevanje velikih potrošača, poput restorana, keteringa i sl.Tabela 10.1. Prednosti i nedostaci pakovanja mesa i proizvoda u vakuum kese

Prednosti Nedostaci

Dobar efekat pakovanja na održivost mesa. Veliki iscedak soka iz sirovog mesa.

Jednostavnost u radu i održavanju opreme. Loša boja mesa i mesnog soka.

Mogućnost pakovanja velikih komada mesa. Loš izgled sadržaja.

Niska investiciona ulaganja u opremu.

Istovremeno pakovanje komada različite veličine, s kostima i bez njih.Primereno za manje obime proizvodnje

10. PAKOVANJE MESA

206

Nedostatak pri pakovanju (tabela 10.1) proizvoda od mesa jeste pojava deformacija proizvoda koji su „plastični”, kao što su fermentisane i neke barene kobasice. Pri pakovanju proizvoda koji sadrže više vode ili imaju manju suvu materiju pojavljuje se iscedak, koji loše utiče na izgled pakovanja.

Pri pakovanju svežeg mesa izdvaja se „velika” količina iscetka iz komada mesa, koja se tokom čuvanja mesa postepeno dodatno povećava i može iznositi nekoliko procenata u odnosu na masu komada. Pojedini komadi mesa otpuštaju različite količine mesnog soka, a veći su kod osnovnih delova ili mišićnih partija kod kojih su u obradi i tokom rasecanja u većoj meri oštećene mišićne fascije. Mesni sok, u kome je veći deo pigmenta oksidirao u metoblik daje lošu sliku potencijalnom potrošaču. Ova pojava se ne može sprečiti, već samo ublažiti. Naime, pri vakuumiranju u uređajima moguće je ostvariti potpritisak u odnosu na atmosferski od oko jedan bar, ili u relativnim brojevima 100%, što znači da komad mesa koji je upakovan trpi pritisak od približno jedan bar po cm2, što i uzrokuje pojavu iscetka. Potpritisak se može smanjiti do nivoa koji obezbeđuje dobro prianjanje kese uz sadržaj i anaerobnost u pakovanju (60–70%), ali ne dovodi do prevelike pojave izdvojenog soka.

Loša boja mesa i mesnog soka posebno je izražena pri pakovanju goveđeg mesa, mada nije zanemarljiva ni kod svinjskog. Ova pojava se ne može izbeći s obzirom na to da je pre pakovanja meso bilo izloženo kiseoniku, koji se u površinskim slojevima vezao za mioglobin, a zatim je nakon vakuumiranja njegov parcijalni pritisak drastično opao, što favorizuje oksidaciju Fe++ u Fe+++ i nastanak smeđe forme pigmenta. Bolja boja upakovanog mesa dobija se u slučaju kad protekne manje vremena od rasecanja do pakovanja mesa, odnosno kada se ovi postupci nadovezuju. Na sreću, već nekoliko minuta po otvaranju pakovanja meso izloženo vazduhu poprima prijatnu crvenu boju, što je posledica oksigenacije pigmenta.

▲ Slika 10.3. Meso upakovano u termoskupljajuću kesu (levo) i proizvodi od mesa upakovani u termoskupljajuću kesu (desno)

207

Pakovanje u termoskupljajuće vakuum kese (slika 10.3) predstavlja poboljšanu prethodnu varijantu. Razlika je u tome što se koriste kese izrađene od folije koja je termoskupljajuća. Nakon vakuumiranja kesa sa sadržajem ubacuje se u uređaj za termoskupljanje, koji u intervalu od nekoliko sekundi izlaže kesu temperaturi potrebnoj za termoskupljanje (80–95° C). Zagrejana folija kese potpuno prione uz komad mesa ili proizvoda koji je upakovan. U termoskupljajućim tunelima proizvodi se zagrevaju vrelom vodom, parom ili vrelim vazduhom.

Sirovo upakovano meso nakon retraho vanja kese odmah dobija sivočelične tonove boje, koji se zadržavaju na komadima sve dok se pakovanje ne otvori i meso se ne izloži vazduhu, na kome za nekoliko minuta dobija lepu crvenu boju. Folija koja prione uz komad upakovanog mesa ne dozvoljava pojavu veće količine iscetka.

Pakovanje u „termoforming” folije (sli ka 10.4) obavlja se u mašinama za termo oblikovanje – pakericama (slika 10.5). To su mašine s kontinuelnim radom, velikog kapaciteta. Za pakovanje se koriste dve folije namotane na rolnu, od kojih donja može biti meka ili čvrsta, nepropusna za svetlo ili transparentna, a gornja folija je najčešće meka. Obe folije mogu se štampati. Za vakuum pakovanje svežeg mesa i proizvoda obično se koriste meke folije, zbog potrebe prianjanja uz sadržaj.

Pakerica u prvom segmentu termoformira „posude” pomoću zagrejanih kalupa ili „alata” u donjoj foliji. „Posude” napravljene u mekoj foliji su nabranih kontura, meke i na prvi pogled izgledaju nejednake. U njih se najčešće ručno unose meso ili proizvodi, a u sledećem koraku napunjene posude ulaze u vakuum komoru u kojoj se nakon evakuacije vazduha termovare gornja i donja folija.

▲ Slika 10.5. Termoforming mašina za pakovanje

▲ Slika 10.4. Meso (gore) i proizvodi od mesa (dole) upakovani u termoformiranu

vakuum ambalažu

10. PAKOVANJE MESA

208

Tabela 10.2. Prednosti i nedostaci vakuum pakovanja u termoformirane folije u odnosu na vakuum pakovanje u kese

Prednosti Nedostaci

Veliki kapacitetUniformnost pojedinačnih pakovanjaMogućnost pakovanja proizvoda male maseNiska cena ambalaže

Visoka investiciona ulaganja u opremu i prostor

Zahtevno održavanje

Nemogućnost pakovanja komada različite veličine bez promene alata

„Skin” pakovanje (slika 10.6) predstavlja naprednu tehniku vakuum pakovanja kojom se potencira 3D izgled proizvoda. Ovo je sigurno najatraktivnija tehnologija pakovanja, kojom se dobija na izgledu proizvoda, a ambalažni materijali su sekundarni i vešto skriveni. Obavlja se specijalnom tehnikom i folijama u termoforming mašinama ili u „traysealing” mašinama. Donja folija je čvrsta, najčešće tamna ili potpuno crna, a termoformira se alatom kao plitka tacna u termoforming mašini ili se već napravljena tacna ulaže u alat ili pokretnu traku „traysealing” mašine. Gornji sloj tacne i donji sloj folije napravljeni su od topivog sloja, najčešće PE, i mogu se međusobno slepljivati – termovariti. U drugom segmentu se ručno ulažu komadi mesa ili proizvoda, koji se zatim unose u vakuum komoru, u kojoj se nakon evakuacije vazduha i zagrevanja alata, ali i čitave komore, termovare tacna i folija – i to čitavom površinom tacne koja nije pokrivena mesom. Termovar nije samo po obodu tacne, već se čitavom slobodnom površinom potpuno stapa s tacnom.

▲ Slika 10.6. „Skin” pakovanje mesa

Pri „skin” pakovanju nema slobodnog prostora oko proizvoda, tako da je formiranje iscetka otežano, što je važno kod svežeg mesa.

209

10.2.2 Pakovanje mesa u MAP

Pakovanje mesa i proizvoda od mesa u modifikovanu atmosferu može se obaviti na više različitih načina, a to u:

• „flow” pakovanje,

• termoformirane folije,

• tacne,

• 2D pakovanje.

„Flow” tehnologija (slika 10.6) pogodna je za pakovanje različitih vrsta kobasica, a može se pakovati i mleveno meso. U „flow” se pakuju mahom fermentisane kobasice, i to pre svega pojedinačno ili u parovima. Postoji prednost u odnosu na vakuum, u kome se proizvod može deformisati usled pritiska.

Pakovanje u termoformirane folije (termo former) i tacne (trayseler) u osnovi je slično. Razlike su u načinu formiranja tacni, koje se u prvom slučaju termoformiraju u samojmašini, odnosno već formirane tacne se ulažu u alat ili na pokretnu traku „trayselera”.Ako se koriste prethodno formirane tacne, one mogu biti izrađene od deblje folije,pravilnog su oblika i veće dubine.

Ulaganje proizvoda mahom se obavlja ručno, posuda sa sadržajem zatim ulazi u komoru u kojoj se obavlja evakuacija vazduha, a zatim se u nju ubrizgava gasna smeša i termovari se gornja folija. Komora se otvara i time je pakovanje završeno.

▲ Slika 10.7. MAP pakovanje svežeg mesa

▲ Slike 10.6. „Flow” pakovanje usitnjenoggoveđeg (gore) i pilećeg mesa (dole)

10. PAKOVANJE MESA

210

2D pakovanje (slika 10.8) predstavlja kombinaciju „skin” i MAP pakovanja (slika 10.8) i u sebi sjedinjuje dobre strane oba, a jedina ozbiljna mana ove tehnologije pakovanja jeste velika investiciona vrednost potrebne opreme. Koristi se za sveže meso i ribu. Meso se prvo pakuje u „skin” tehnologiji, uz korišćenje folije koja je transparentna za gasove. Zatim se u preostali prostor tacne ubacuje gasna smeša i tacna se zatvara transparentnom folijom. Gasovi iz gasne smeše intenzivno prodiru unutar „skin” pakovanja i mogu da se rastvaraju u vodenoj fazi mesa, što ima dobar efekat na boju.

▲ Slike 10.8. 2D pakovanje svežeg mesa

10.2.2.1 Gasna smeša za MAPGasna smeša odabira se prema potrebama namirnice i u tom smislu može postojati

veliki broj mogućih varijanti (tabela 10.3). Gasna smeša formira se u mešaču gasova, koji je sistemom cevovoda povezan s bocama za gasove, najčešće smeštenim u posebnom prostoru van zgrade. Mešač omogućava korišćenje različitih gasnih smeša. Smešu gasova moguće je nabavljati kao već izmešanu, što je znatno jeftinije, ali zbog raslojavanja gasova u boci može doći do značajnog variranja koncentracije gasova za pakovanje.

211

Tabela 10.3. Preporučene gasne smeše za MAP pakovanje mesa i proizvoda od mesa.

Proizvod Vol O2(%)

Vol CO2(%)

Vol N2(%) Izvor

Govedina 30 30 40

Radetić i sar.11Živinsko meso 30 70

Riba 30 40 30

Sirova crvena mesa 60–80 20–40

Linde gas12

Belo živinsko meso 40–100 60–0

Crveno živinsko meso 70 30

Kobasice 20–30 80–70

Sirova crvena mesa 70 30

www.dansensor.com

Belo živinsko meso 30 70

Crveno živinsko meso 70 30

Posna riba 30 30 40

Masna riba 40 60

Crvena mesa 60–85 40–15

Šćetar i sar.13Piletina 75 25

Proizvodi od mesa 40 60

Govedina 60–85 40–15

Kirtil i Oztop9

Proizvodi od mesa 20–35 65–80

Piletina 25 75

Riba 60 40

10.3 ODRŽIVOST UPAKOVANOG MESA I PROIZVODA OD MESA

Održivost upakovanog mesa i proizvoda od mesa može se „značajno” povećati njihovim pakovanjem. Opšteprihvaćenog modela nema, niti je održivost moguće tačno predvideti, s obzirom na veliki broj mogućih uticaja.

10. PAKOVANJE MESA

212

Već je napomenuto da na održivost svežeg mesa presudan uticaj imaju inicijalna kontaminacija (broj i struktura mikroflore) i temperatura čuvanja mesa, a pakovanjem se samo delimično može uticati na mikrofloru, ali ne i na činilac kao što je temperatura.

U slučaju upakovanih proizvoda, pored inicijalne kontaminacije i temperature, i drugi antimikrobni faktori, a pre svih aw, pH, Rh i hemijski sastav, utiču na održivost, pa je još nezahvalnije prognozirati rokove.

Ukoliko poredimo održivost vakuum i MAP upakovanog mesa, literaturni podaci se mogu razlikovati upravo zbog svih navedenih razloga. Pojedini autori favorizuju vakuum,5, 6 dok neki smatraju da oba pakovanja daju slične efekte.7

Stoga literaturne podatke i preporuke proizvođača treba shvatiti samo kao pretpostavku, a moguću održivost proizvoda odrediti na osnovu objektivne studije održivosti.

213

Pitanja

1. Koji su razlozi za pakovanje mesa? 2. Koji su tipovi pakovanja mesa i proizvoda od mesa? 3. Objasnite prednosti i mane tradicionalnog načina pakovanja. 4. Objasnite prednosti i mane vakuum načina pakovanja. 5. Objasnite prednosti i mane MAP načina pakovanja. 6. Koji su razlozi upotrebe kiseonika u gasnoj smeši? 7. Koji su razlozi upotrebe CO2 u gasnoj smeši? 8. Zašto se upotrebljava azot u gasnoj smeši? 9. Šta je 2D pakovanje?10. Šta je „skin” pakovanje?

Literatura 1. Rossi M, (2016). Chilled Foods: Packaging Under Vacuum, in Encyclopedia of Food and Health. Academic Press, Oxford, pp 23–27. 2. Maheswarappa NB, Mohan K and Jagadeesh DS, (2016). Meat Products Packaging, in Reference Module in Food Science. Elsevier 3. McMillin KW and Belcher JN, (2012). 6 Advances in the packaging of fresh and processed meat products A2 Kerry, J.P, in Advances in Meat, Poultry and Seafood Packaging. Woodhead Publishing, pp 173–204. 4. Prévost H and BrilletViel A, (2014). ECOLOGY OF BACTERIA AND FUNGI IN FOODS | Influence of Redox Potential A2 Batt, Carl A, in Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), ed. by Tortorello ML. Academic Press, Oxford, pp 595–601. 5. Lorenzo JM and Gómez M, (2012). Shelf life of fresh foal meat under MAP, overwrap and vacuum packaging conditions. Meat Science 92:610–618. 6. Mills J, Donnison A and Brightwell G, (2014). Factors affecting microbial spoilage and shelflife of chilled vacuumpacked lamb transported to distant markets: A review. Meat Science 98:71–80. 7. Łopacka J, Półtorak A and Wierzbicka A, Effect of MAP, vacuum skinpack and combined packaging methods on physicochemical properties of beef steaks stored up to 12 days. Meat Science 8. McMillin KW, (2008). Where is MAP Going? A review and future potential of modified atmosphere packaging for meat. Meat Science 80:43–65. 9. Kirtil E and Oztop MH, (2016). Controlled and Modified Atmosphere Packaging, in Reference Module in Food Science. Elsevier 10. Adams KR, Niebuhr SE and Dickson JS, (2015). Dissolved carbon dioxide and oxygen concentrations in purge of vacuumpackaged pork chops and the relationship to shelf life and models for estimating microbial populations. Meat Science 110:1–8. 11. Radetić P, M. Milijašević M, Jovanović J and Velebit B, (2007). Pakovanje svežeg mesa u modifikovanoj atmosferi –trend koji traje. Tehnologija mesa 48:99–108. 12. Anonymous, The ultimate combination for freshness. MAPAX® modified atmosphere packaging. http://www.lindegas.com/internet.global.lindegas.global/en/images/MAPAX%20brochure17_4683.pdf [4/14 2016]. 13. Ščetar M, Kurek M and Galić K, (2010). Trends in meat and meat products packaging – a review. Croat J Food Sci Technol 2:32–48.

RezimeRazlozi za pakovanje mesa su mnogobrojni: zaštita od različitih vidova kontaminacije, sprečavanje gubitka mase, produžetak održivosti, smanjenje troškova prodaje, lakša organizacija prodaje, bolja snabdevenost tržišta, lakše reklamiranje i obezbeđenje sledivosti proizvoda. Potrebno je imati u vidu da je meso dinamičan supstrat koji se menja i kada je upakovan. Ono „diše”, adsorbuje, ali i stvara gasove, vlažno je i otpušta vodu tokom skladištenja, menja redokspotencijal i pH vrednost, u njemu su aktivni enzimi, a boja je nestabilna.

215

NOVI POSTUPCI KONZERVISANJA MESA11Cilj ovog poglavlja jeste da čitaoce upozna sa osnovnim principima pojedinih netradicionalnih, „novih”, postupaka konzervisanja mesa.

Kao što je već rečeno u prethodnim poglavljima ovog udžbenika, ljudi su još od prvobitnih zajednica uočili značaj mesa kao namirnice presudne za njihov opstanak. Budući da je meso lako kvarljiva namirnica i da ljudi u prvobitnim zajednicama nisu dolazili lako do njega, čine se napori da se produži održivost mesa. Ljudi u početku verovatno slučajno dolaze do saznanja da je meso tretirano toplotom i dimom održivije, kao i da dehidratacija (sušenje) produžava održivost mesa. Takođe, uočava se da se meso „teže kvari” u zimskom periodu, a i kuhinjska so postaje najznačajniji konzervans. Dakle, postupci konzervisanja mesa nastaju i razvijaju se empirijski (iskustveno). Tako je nastala većina postupaka konzervisanja mesa koji se (s manjim ili većim izmenama) koriste i danas: hlađenje i zamrzavanje, toplotna obrada, soljenje, dimljenje, fermentacija, sušenje, pakovanje. Naučni i tehnološki razvoj u 19. i 20. veku omogućio je razumevanje i usavršavanje ovih postupaka.

S druge strane, naučni i tehnološki razvoj omogućava nastanak i razvoj postupaka konzervisanja, koja prvi put počinju da se primenjuju u 19. i 20. veku. Takođe, do primene ovih postupaka dovode i zahtevi da se pri preradi što više sačuvaju nutritivna i senzorna svojstva hrane (mesa). Principi ovih postupaka nisu bili poznati ranije, pa ih iz tog razloga možemo nazvati „novim postupcima” konzervisanja. U ovoj grupi za konzervisanje mesa i proizvoda od mesa potencijalnu primenu imaju jonizujuće zračenje, konzervisanje mesa visokim hidrostatskim pritiskom i konzervisanje mesa primenom intenzivnih svetlosnih pulseva, hladne plazme, ultrazvuka i ozona. Navedene postupke karakterišu temperature manje od temperatura obrade toplotom, pa se nazivaju još i novi netermalni postupci konzervisanja. U ovom poglavlju biće objašnjeni osnovni principi pojedinih novih netermalnih postupaka.

11. NOVI POSTUPCI KONZERVISANJA MESA

216

11.1 UPOTREBA JONIZUJUĆEG ZRAČENJA


Prvi put je upotreba jonizujućeg zračenja za konzervisanje hrane predložena 1896. godine. Gotovo deceniju kasnije, 1905. godine, registrovani su patenti za primenu jonizujućeg zračenja za konzervisanje hrane u SAD i Velikoj Britaniji. Što se tiče konzervisanja mesa, ono je prvi put upotrebljeno 1921. godine za uništavanje larvi trihine u svinjskom mesu. Posle Drugog svetskog rata, 1955. godine, vojska SAD razmatra bezbednost upotrebe hrane konzervisane ovim postupkom. Dalju potvrdu bezbedne upotrebe jonizujućeg zračenja za konzervisanje hrane dale su 1980. godine Organizacija Ujedinjenih nacija za hranu i poljoprivredu (FAO), Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA) i Svetska zdravstvena organizacija (WHO) u zajedničkom saopštenju u kome se kaže da zračenje hrane ukupnom dozom od 1 Mrad (10 kGy) ne nosi toksikološki rizik i ne izaziva posebne nutritivne ili mikrobiološke promene. Ministarstvo poljoprivrede SAD (USDA) dozvolilo je 1986. godine upotrebu zračenja svinjskog mesa za suzbijanje Trichinella spiralis.1 Dalje, 1997. radna grupa pomenutih međunarodnih organizacija (FAO/IAEA/WHO) zaključila je da je hrana ozračena dozama zračenja 25–60 kGy (omogućava 12D-redukciju spora C. botulinum) bezbedna.2

Zračenje hrane podrazumeva postupak kojim se hrana tretira elektromagnetnim ili čestičnim zračenjem koje ima dovoljnu energiju da izdvoji elektron iz atoma hrane kroz koju prolazi, čime nastaju joni, a efekat se naziva jonizacija. Tako nastali joni narušavaju biohemijske procese u ćelijama bakterija, što predstavlja efekat konzervisanja. Takođe, zračenje oštećuje molekul DNK i na taj način se sprečava razmnožavanje ćelija mikroorganizama, insekata i gameta. Za zračenje hrane koriste se elektromagnetna zračenja: rendgensko(X)-zračenje i γ-zračenje i čestično zračenje – snop ubrzanih elektrona. Ove vrste zračenja odabrane su jer se njima postiže dovoljan efekat konzervisanja, ne indukuju radioaktivnost hrane i ambalaže i moguća je njihova komercijalna primena. Rendgensko zračenje i γ-zračenje jesu elektromagnetna zračenja male talasne dužine i visoke energije. Odobreni generatori rendgenskog i γ-zračenja daju zračenje energije do 5.0 MeV i snop ubrzanih elektrona energije do 10.0 MeV.1, 3, 4

Najčešće se kao izvor γ-zračenja koriste izotopi kobalta i cezijuma, 60Co i 137Cs. Υ-zraci penetriraju duboko u hranu i mogu se koristiti za konzervisanje upakovane hrane. Rendgenski zraci nastaju kad elektroni velikom brzinom udaraju u tanak film metala. Imaju relativno visoku penetrirajuću sposobnost. Ubrzavanjem elektrona u akceleratoru nastaje snop ubrzanih elektrona koji ima relativno malu penetrirajuću sposobnost (5–10 cm).1

Doze zračenja zavise od efekta koji se želi postići (tabela 11.1).

217

Tabela 11.1. Potencijalna primena različitih doza zračenja4

Primena/efekat Potrebna doza (kGy)

Inhibicija klijanja 0,03–0,12

Uništavanje insekata 0,2–0,8

Sprečavanje razmnožavanja parazita 0,1–3

Sprečavanje i odlaganje starenja (prezrevanja) pojedinog voća i povrća, smanjenje broja mikroorganizama u hrani 0,5–5,0

Uništavanje vegetativnih oblika mikroorganizama (ne virusa) u svežoj i smrznutoj hrani 1,0–7,0

Uništavanje ili redukcija mikroorganizama u sušenim dodacima za hranu 3,0–10

Smanjenje broja mikroorganizama u hrani s prethodno inaktiviranim enzimima do efekta sterilizacije (analogno sa 12D redukcijom spora Clostridium botulinum sterilizacijom)

25–60

U zavisnosti od doze, primenjuju se sledeća zračenja:5

Zračenje niskog nivoa (10 Gy–1kGy) – inhibiranje klijanja krompira, belog i crnog luka, odlaganje zrenja skladištenog voća, zaštita žitarica, mahunarki i sušenog voća od razvoja insekata tokom skladištenja.

Zračenje srednjeg nivoa (1–10 kGy) – smanjenje broja mikroorganizama, uključujući i nesporogene patogene (isključujući viruse). Tretiranjem mesa, ribe i plodova mora dozama 2–8 kGy produžava se njihova održivost i postiže se efekat sličan pasterizaciji. Često se naziva radiopasterizacija. Proizvodi se posle tretmana čuvaju na temperaturi hlađenja.

Zračenje visokog nivoa (10–100 kGy) – primenom doza zračenja 25–70 kGy produžava se održivost prethodno termički tretirane hrane (kuvanjem – inaktiviraju se enzimi) upakovane u hermetički zatvorene posude. Ovim tretmanom se potpuno uništavaju mikroorganizmi koji izazivaju kvarenje hrane (uključujući i njihove spore), postiže se efekat sličan sterilizaciji, a tretirana hrana može da se čuva na sobnoj temperaturi. Proces se naziva još i radapertizacija.


218

11.1.2 Postrojenje za konzervisanje hrane jonizujućim zračenjem

Izgradnja i rad postrojenja za zračenje zahtevaju velike izdatke. Svako postrojenje se sastoji od izolovane prostorije za zračenje, prostorije za izvor zračenja (obično smeštene ispod prostorije za zračenja), prostorije s kontrolnim uređajima, transportnog sistema, mesta za utovar i istovar proizvoda i sigurnosnog sistema (slika 11.1).

izolacija

istovar

izvor zračenja

bazen

prostorija za zračenje

▲ Slika 11.1. Prikaz postrojenja za zračenje hrane6

Zračenje se obavlja u prostoriji za zračenje, koja je obično izolovana betonskim zidom debljine dva metra i kroz koju kontejneri hrane prolaze konvejerskim sistemom (kod kontinuelnog sistema), a zračenje se obavlja iz više uglova kako bi se postigao potpuni efekat.6, 7

11.1.3 Konzervisanje mesa (hrane) jonizujućim zračenjem

Više od 50 zemalja u svetu dozvolilo je upotrebu zračenja (mada su neke i zabranile) kao sanitarne i fitosanitarne metode za preko 60 vrsta namirnica. U 2005. godini 406.000 t hrane konzervisano je ovim postupkom, a od toga 33.000 t mesa, ribe i plodova mora. Zbog toga su zemlje koje su dozvolile upotrebu zračene hrane propisale njeno deklarisanje, koje sadrži podatke o tretmanu i nameni postupka. 2, 3, 8

▲ Slika 11.2. Međunarodnisimbol ozračene hrane

utovar

219

U Republici Srbiji, prema Pravilniku o deklarisanju, označavanju i reklamiranju hrane (Službeni glasnik RS, 85/13), za hranu podvrgnutu jonizujućem zračenju mora da se na deklaraciji, uz naziv hrane, navede oznaka „podvrgnuto jonizujućem zračenju” ili „konzervisano zračenjem”. Od 1986. godine obavezno je da hrana podvrgnuta ovom postupku konzervisanja nosi međunarodno usvojenu oznaku „radura”3 (slika 11.2).

11.1.3.1 Antimikrobni uticajPrema podacima iz 2005. godine oko 8% od ukupne količine hrane konzervisane

jonizujućim zračenjem čine meso (i proizvodi od mesa), riba i plodovi mora. Primenjene (propisane) doze zračenja zavise od željenog efekta i nacionalnih propisa, a kreću se: 0,3–2 kGy za inaktivaciju larvi Trichinella spiralis i drugih parazita, 1–3 kGy za produžetak održivosti, odnosno 1–7 kGy za uništavanje patogena (tabela 11.2), do 44 kGy za sterilizaciju smrznutog mesa za potrebe NASA. U pogledu održivosti hrane, odnosno smanjenja broja mikroorganizama, jonizujuće zračenje daje slične rezultate kao tretmani toplotom (pasterizacija i sterilizacija), pri čemu se temperatura hrane ne povećava drastično, čime se teoretski omogućava očuvanje pojedinih termolabilnih sastojaka.2, 3, 8

Tabela 11.2. Efikasnost γ-zračenja kod proizvoda od mesa9

Meso/proizvod Mikroorganizam Granična doza(kGy)

Marinirana goveđa rebra E.coli, S. typhimurium,S. aureus, Bacillus cereus 3–4

Kobasice od goveđeg mesa Ukupan broj aerobnih bakterija 5

Goveđe meso E. coli K12 1,5–2

Zamrznuto usitnjeno goveđe meso E. coli O157:H7 2

Pileće meso (trup) Ukupan broj aerobnih bakterijaKoliformne bakterije 3–5

Pileće grudi i batak B. cereus, Enterobacter cloacae,Alcaligenes faecalis <2

Svinjsko meso S. enteritidis 4,7

Usitnjeno svinjsko meso L. monocytogenes 3

11.1.3.2 Uticaj na svojstva mesa i proizvoda od mesaZbog promena senzornih svojstava nije svaka namirnica pogodna za primenu

ovog načina konzervisanja.

Kao posledica zračenja mogu se javiti nepoželjne promene boje, koje zavise od vrste, tipova mišića, načina pakovanja i primenjene doze.9 Zračenje može dovesti do nastanka braon, zelene i svetlocrvene boje kod svežeg svinjskog i goveđeg mesa. Izraženije promene javljaju se kod goveđeg mesa u vidu pojave zelene ili braonkastosive


220

boje. Istraživanja ukazuju na to da jonizujuće zračenje indukuje nastanak pigmenata kod kojih je gvožđe u stanju Fe+3 (kao kod metmioglobina). Efekat je izraženiji s povećanjem doza zračenja i kod mesa pakovanog u atmosferi s kiseonikom. Za razliku od svinjskog i goveđeg mesa, ćureće meso zračenjem postaje crvenije.1

Zračenje može dovesti do oštećenja sarkoleme ili denaturacije proteina mesa, što dovodi do otpuštanja vode i povećanja tvrdoće mesa. Takođe, zračenjem se smanjuje sadržaj vitamina B1 (generalno, meso je dobar izvor vitamina B1), ali se to može preduprediti smanjenjem doze zračenja, temperature i sadržaja kiseonika ili odabirom odgovarajućeg ambalažnog materijala.9

Najmanje doze zračenja kod ribe i mlečnih proizvoda s većim sadržajem masti ubrzavaju užeglost, čime se negativno utiče na miris i ukus proizvoda. Užeglost kod proizvoda od goveđeg i svinjskog mesa s većim sadržajem masti može se sprečiti primenom doza zračenja manjih od 2,5 kGy. Promene mirisa i ukusa mogu se javiti kod mesa tretiranog na sobnoj temperaturi, a negativni efekat se može izbeći tretmanom na temperaturama hlađenja ili zamrzavanja. Negativan efekat ogleda se i u povećanju sadržaja isparljivih jedinjenja koja sadrže sumpor, što se može izbeći tretmanom mesa askorbinskom kiselinom pre zračenja.1, 8

11.1.4 Potencijalna primena u budućnosti

Primena jonizujućeg zračenja kao metode za konzervisanje hrane teče veoma sporo. Razlozi za to su različiti: prvo – zračenje ne uništava uvek parazite trenutno; drugo – zračenje je skuplji i kompleksniji postupak konzervisanja hrane od tradicionalnihpostupaka; treće – potrošači još uvek nemaju svest o ispravnosti hrane tretiranejonizujućim zračenjem.8

11.2 UPOTREBA VISOKOG HIDROSTATSKOG PRITISKA


Upotreba visokog pritiska potiče iz keramičke industrije, a prvo otkriće da visoki pritisak uništava mikroorganizme (i konzerviše hranu) potiče još od kraja 19. i početka 20. veka (Bert H. Hite, 1899. godine), ali je postupak počeo intenzivno da se primenjuje u poslednjoj deceniji 20. veka.10

Primena visokog pritiska u konzervisanju hrane podrazumeva tretiranje hrane pritiscima većim od 100 MPa (do 1.000) u tečnoj sredini. Primenjeni pritisak se još naziva i izostatički pritisak, jer se pritiskom deluje na tečnost, pri čemu se onda ovaj pritisak ravnomerno prenosi do hrane (koja se u njoj nalazi) i deluje podjednako na svaku tačku njene površine. Proces može da se odvija na sobnoj temperaturi (ili na nižim), temperatura hrane se ne povećava do temperature pasterizacije, a izostatički

221

prenos pritiska rezultira uniformnim tretmanom svake tačke hrane bez obzira na njen oblik i veličinu. Za razliku od obrade toplotom, tretman visokim pritiskom ne utiče na vitamine i jedinjenja koja daju miris i ukus i samim tim ima manji uticaj na promenu kvaliteta hrane.10

11.2.2 Postrojenje za konzervisanje hrane visokim hidrostatskim pritiskom

Upotreba tretmana hrane visokim pritiskom je u stalnom porastu od početka 21. veka. U svetu postoji preko 20 komercijalnih pogona, od kojih je 30% u industriji mesa i još oko 15% u preradi ribe i plodova mora. Što se tiče mesa i proizvoda od mesa, najveća primena konzervisanja visokim pritiskom je u proizvodnji gotovih jela i sušenih i termički obrađenih proizvoda od mesa, ribe i plodova mora (npr. marinirano meso, pršuta, dimljena šunka).11

Najzastupljeniji postupak podrazumeva slaganje mesa / proizvoda od mesa upakovanih pod vakuumom u fleksibilno pakovanje u posudu (kontejner) koja se potom uvodi u komoru uređaja za tretman visokim pritiskom (slika 11.3).11, 12

▲ Slika 11.3. Uređaj za tretman hrane visokim pritiskom13

Komora se puni vodom ili vodenim rastvorom, a pritisak raste brzinom od 100 ili 200 MPa/min do oko 600 MPa (najčešće 400–600 MPa) za 2–6 min. Kad se postigne odgovarajući pritisak, zatvaraju se ventili i pritisak ostaje konstantan. Ukupno trajanje procesa je obično 7–12 min. Pritisak se proizvodi kod indirektnih sistema hidrauličkom pumpom, odnosno klipom kod direktnih sistema, i izostatički se prenosi unutar komore do upakovanog mesa / proizvoda od mesa uniformno i gotovo trenutno. Za meso i proizvode od mesa (i ostalu čvrstu hranu) koriste se diskontinuelni sistemi tretmana visokim pritiskom.11, 14


222

11.2.3 Konzervisanje mesa visokim hidrostatskim pritiskom

11.2.3.1 Antimikrobni uticajTretman mesa i proizvoda od mesa visokim pritiskom na niskim ili umerenim

temperaturama smanjuje broj mikroorganizama. Inaktivacija mikroorganizama visokim pritiskom posledica je promena ćelijskog zida, ćelijske membrane, proteina i enzima koji učestvuju u ćelijskim procesima. Uticaj na mikroorganizme zavisi od grupe, faze rasta, primenjenog pritiska, vremena tretmana, sastava hrane, temperature, pH i aw vrednosti. Gram-negativne bakterije (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus) i bakterije u fazi rasta osetljivije su od gram-pozitivnih (Pseudomonas, Salmonella spp, Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus) i bakterija u stacionarnoj fazi. Takođe, kokoidne bakterije, kao što je Staphilococcus aureus, rezistentnije su od štapićastih bakterija, kao što su Escherichia coli i Pseudomonas aeruginosa. Spore su rezistentnije (sobna temperatura i 1.000 MPa) od vegetativnih oblika, pa su potrebne temperature veće od 70° C za njihovu inaktivaciju. Međutim, inaktivacija spora je moguća primenom umerenog pritiska i umerenih temperatura u dvofaznom procesu, koji podrazumeva indukciju germinacije spora (prva faza) i potom inaktivaciju barosenzitivnih proklijalih spora (druga faza).11, 12

Kombinovanim dejstvom visokog pritiska i temperature može se znatno smanjiti ukupan broj bakterija i broj patogenih bakterija i na taj način produžiti održivost poluproizvoda i upakovanih narezaka nekih proizvoda od mesa a da se pritom značajno ne promene njihova senzorna svojstva. Komercijalni tretmani, koji podrazumevaju primenu pritiska 400–600 MPa u trajanju od 3–7 minuta na sobnoj temperaturi, obično mogu da inaktiviraju vegetativne oblike mikroorganizama za 4 log jedinice. Primenom tretmana koji uključuje pritisak od 400 MPa i temperaturu od 50° C za 6 minuta postignuta je 10 log redukcija Listeria monocytogenes u svežoj kobasici. Smanjenje od najmanje 2 log Listeria monocytogenes utvrđeno je posle tretmana upakovanih narezaka pršuta (u tipu španske šunke) primenom pritiska od 600 MPa za 6 minuta. Takođe, primenom visokog pritiska uspešno se mogu uništiti Vibrio parahaemolyticus i Vibrio vulnificus kod svežih ostriga a da se pri tom ne pogoršaju senzorna svojstva. Uobičajen tretman podrazumeva: 205–275 MPa, 10–30° C, 1–3 minuta.11, 15

Tretmanom mesa visokim pritiskom mogu se inaktivirati pojedini paraziti kao što je Trichinella spiralis.12

11.2.3.2 Uticaj na svojstva mesa i proizvoda od mesaPrilikom delovanja visokog pritiska na hranu, u skladu s La Šateljeovim principom,

favorizuju se promene koje dovode do smanjenja zapremine. Smanjenje zapremine je posledica promene strukture molekula, intramolekularnih interakcija i hemijskih reakcija.

223

Prema tome, visoki pritisak utiče na nekovalentne veze,t kao što su elektrostatičke (vodonična i jonska veza) i hidrofobne interakcije.11, 12

Na osnovu toga, sledeće komponente mesa najviše podležu promenama:11, 12, 16

• Voda: povećanje pritiska dovodi do smanjenja zapremine, tako da se zapremina vode na 100 MPa smanjuje za 4%, na 400 MPa za 12%, a na 600 MPa za 15%. Budući da je sadržaj vode u mesu značajan, može se očekivati i slična promena kod mesa. Dalje, adijabatska kompresija vode dovodi do povećanja temperature za 2–3° C na svakih 100 MPa i favorizuje disocijaciju molekula vode, čime sa smanjuje pH vrednost (za 0,2–0,5 pri promeni pritiska od 100 MPa).

• Proteini i enzimi: budući da visoki pritisak ne utiče na kovalentne veze, primarna struktura proteina se ne menja, dok se promene sekundarne strukture dešavaju na visokim vrednostima pritisaka, a tercijarne i kvaternarne strukture pri pritiscima većim od 100 MPa. Te promene povezane su s denaturacijom proteina. Intenzitet promena zavisi od pH vrednosti, jonske jačine i temperature. Visok pritisak utiče i na promene proteina ćelijske membrane i u zavisnosti od uslova sredine dovodi do aktivacije ili inaktivacije enzima.

• Lipidi: visok pritisak može da utiče na konformaciju lipida tako da se temperatura topljenja povećava za 10° C na svakih 100 MPa. Takođe, visok pritisak može da podstiče oksidaciju lipida u mesu i proizvodima od mesa.

Navedene promene utiču na svojstva mesa: boju, teksturu i tehnološka svojstva (sposobnost vezivanja vode i sposobnost emulgovanja).11, 12

Uticaj na boju mesa zavisi od vrste životinja, tipa mišića, oblika mioglobina i temperature tretmana. Visoki pritisak dovodi do denaturacije mioglobina i/ili oslobađanja hema, kao i do oksidacije gvožđa u mioglobinu na pritiscima većim od 400 MPa. Promene kod crvenog mesa (govedina, svinjetina) drastične su naročito u pogledu smanjenja udela crvene boje, pa se smatra da tretman visokim pritiskom nije pogodan za sveže meso. S druge strane, promene belog mesa ili salamurenih proizvoda od mesa su zanemarljive.11, 12

Strukturalne promene mesa zavise od postmortem vremena, temperature, primenjenog pritiska, vremena trajanja tretmana i u manjem obimu od vrste životinja i tipa mišića. Tretman prerigoralnog mesa na 100–200 MPa u trajanju od nekoliko minuta povećava mekoću mesa. Nasuprot tome, tretman prerigoralnog mesa visokim pritiskom (> 200 MPa) uzrokuje kontrakcije mišića, narušava sarkomeru (nestanak M linije i slabljenje Z linije) i salkolemu. Kod postrigoralnog mesa uticaj takođe zavisi od primenjenog pritiska. Tvrdoća mesa tretiranog visokim pritiskom na sobnoj temperaturi povećava se do vrednosti primenjenog pritiska od oko 400

t izuzetak su sulfohidrilne gupe i reakcije tiol-disulfid razmene


224

MPa kao posledica denaturacije miofibrilarnih proteina. Uopšteno se može reći da primena pritiska do 150 MPa na sobnoj temperaturi ima mali uticaj na strukturu mesa. Glavne strukturalne promene ogledaju se u gubitku M linija, narušavanju I polja i odvajanju endomizijuma i sarkoleme. S povećanjem temperature tretmana ove promene postaju izraženije. Optimalan izbor visine pritiska i temperature može povoljno uticati na mekoću mesa, naročito starijih krava i mišića kod kojih je došlo do rigora hlađenja (cold-shortening). Smatra se da je razmekšavanje mesa pri primeni umerenih vrednosti visokog pritiska (100–200 MPa) i temperatura 60–70° C posledica povećane aktivnosti enzima usled kombinovanog efekta sporog porasta temperature i dejstva visokog pritiska na promenu strukture proteina. Najizraženiji efekat verovatno imaju katepsini, budući da se oslobađaju pri pucanju lizozoma na oko 200 MPa, a oni sami su stabilni do oko 500 MPa.11, 12, 17

Meso tretirano visokim pritiskom formira snažnije gelove pri toplotnoj obradi i stabilnost mesne emulzije je veća. Primena visokog pritiska može povećati sposobnost vezivanja vode mesa, pa se takvo meso može koristiti za proizvode sa smanjenim sadržajem NaCl-a i/ili polifosfata.12, 16, 17

Visok hidrostatički pritisak može podstaći oksidaciju lipida i na taj način negativno uticati na miris i ukus mesa i proizvoda od mesa. Smatra se da je povećana osetljivost polinezasićenih masnih kiselina svežeg mesa povezana s vrednostima pritiska većim od 400 MPa. Takođe, miris i ukus mesa koji se razvijaju tokom zrenja mogu da budu promenjeni zbog aktivacije/inaktivacije enzima.17


Zbog negativnog uticaja na boju, miris i ukus (oksidacija lipida) primena visokog pritiska u svrhu produžetka održivosti svežeg mesa (naročito crvenog) ograničena je i pored potencijalno pozitivnog uticaja na njegovu mekoću. Takođe, sprovedena istraživanja uglavnom su posmatrala male komade mesa, te se postavlja pitanje o uticaju na veće uzorke.

S druge strane, potencijalna primena u tretmanu plodova mora je izvesnija. Pozitivan uticaj na tehnološka svojstva mesa otvara mogućnost primene visokog hidrostatskog pritiska kao predtretmana mesa za izradu proizvoda s poboljšanim funkcionalnim svojstvima (smanjenje sadržaja NaCl, polifosfata i masti). Zasad najizvesnija primena jeste u produženju održivosti upakovanih narezaka salamurenih proizvoda od mesa.

225

11.3 TEHNOLOGIJA SVETLOSNIH PULSEVA


Tridesetih godina prošlog veka otkriven je baktericidni uticaj UV-C zračenja (elektromagnetno zračenje talasne dužine 200–280 nm)u i mogućnost konzervisanja hrane pomoću njega. Tehnologija svetlosnih pulseva predstavlja modifikovan i usavršen način tretiranja hrane UV-C zračenjem. Prva istraživanja počela su u Japanu sedamdesetih godina prošlog veka, što je rezultiralo prvim patentom 1984. godine, dok su prvi naučni rad o primeni svetlosnih pulseva u inaktivaciji mikroorganizama objavili Benk (Bank) i saradnici 1990. godine. U naučnoj literaturi se koriste različiti nazivi ove tehnike: UV svetlosni pulsevi (engl. pulsed UV light), svetlosni pulsevi visokog intenziteta i širokog spektra (engl. high intensity broad-spectrum pulsed light), svetlosni pulsevi (engl. pulsed light), intenzivni svetlosni pulsevi (engl. intense light pulses) i pulsevi bele svetlosti (engl. pulsed white light).18

Tehnologija svetlosnih pulseva podrazumeva dekontaminaciju površine kratkotrajnim pulsevima elektromagnetnog zračenja širokog spektra (200–1100 nm) i visoke snage. UV-C zračenje je najznačajniji deo zračenja. Svetlosni pulsevi nastaju u lampama napunjenim inertnim gasom (najčešće ksenonom i kriptonom) pretvaranjem kratkotrajnih električnih pulseva visoke snage.17

11.3.2 Konzervisanje mesa tehnologijom svetlosnih pulseva

11.3.2.1 Antimikrobni uticajDelotvornost tretmana svetlosnim pulsevima zavisi od intenziteta (fluence, J/cm2)

i broja pulseva, kao i vrste mikroorganizama i sastava površine. Spore su rezistentnije od vegetativnih oblika, a gram-pozitivne bakterije od gram-negativnih. Antimikrobni efekat svetlosnih pulseva može biti posledica fotohemijskih i/ili fototermanlih mehanizama. Fotohemijski mehanizam uključuje delovanje UV zračenja, koje inhibira nastanak novih lanaca DNK u procesu ćelijske deobe, što dovodi do nemogućnosti razmnožavanja (inaktivacije) mikroorganizama. Fototermalni mehanizam podrazumeva uništavanje bakterija kao posledicu trenutnog zagrevanja usled apsorpcije energije UV zračenja.

Zračenje UV-C spektra povezano je sa inaktivacijom različitih mikroorganizama, kao što su: Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella enteriditis, Pseudomonas aureginosa i Saccharomyces cerevisiae. Kod mesa i proizvoda od mesa ostvaren je pozitivan efekat (primenom različite fluence) smanjenja ukupnog broja bakterija i patogenih bakterija kao što su Listeria monocitogenes i Slamonella spp.18, 19 Efekat je izraženiji primenom veće fluence

u Vidljivi deo elektromagnetnog spektra obuhvata talasne dužine 380–750 nm


226

zračenja, ali, u zavisnosti od proizvoda, zračenje veće fluence može izazvati negativne senzorne promene. Tako je tretmanom svetlosnim pulsevima fluence 8,4 J/cm2 smanjen broj Listeria monocitogenes kod proizvoda u tipu kuvane šunke za 2 log jedinice i produžena je održivost proizvoda u vakuum pakovanju za 30 dana, bez uticaja na senzorne karakteristike. Međutim, kod proizvoda u tipu mortadele primena fluence veće od 2,1 J/cm2 negativno utiče na senzorna svojstva proizvoda. Takođe, tretman svetlosnim pulsevima fluence 2,1 J/cm2 nije produžio održivost proizvoda.20

Potencijalna primena svetlosnih pulseva moguća je kod dekontaminacije opreme u industriji mesa. Redukcija broja bakterija Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157:H7 utvrđena je na površini noža od nerđajućeg čelika za narezivanje proizvoda od mesa. Utvrđeno je i da efikasnost tretmana zavisi od sadržaja proteina i masti proizvoda koji je narezivan (opada s povećanjem) i vremena od kontaminacije (opada posle 60 s).21

11.3.2.2 Uticaj na svojstva mesa i proizvoda od mesaNajznačajniji uticaj tretman svetlosnim pulsevima na svojstva mesa ostvaruje na

boju i senzorna svojstva mesa i proizvoda od mesa. Uticaj zavisi od više činilaca: vrste mesa i proizvoda od mesa i energije koja dospe do površine proizvoda (fluence po pulsu, broj pulseva / vreme trajanja tretmana i udaljenosti od lampe).22-24

U pogledu uticaja na boju meso s većim sadržajem mioglobina (meso goveda, svinja, jelena) podložnije je promenama od mesa s manjim sadržajem (meso pilića, zečeva). Promene se ogledaju u značajnom smanjenju instrumentalno merenog udela crvene boje, a uticaj je izraženiji s povećanjem fluence, broja pulseva odnosno vremena trajanja tretmana i udaljenosti od lampe. Međutim, promene nisu uvek potvrđene i senzornim ocenama. Promene boje su najmanjeg intenziteta kod pojedinih vrsta riba i plodova mora.22, 24

Što se tiče proizvoda od mesa, čini se da su proizvodi s manjim sadržajem vlage (fermentisane kobasice i suvomesnati proizvodi) manje podložni promenama od onih s većim sadržajem vlage (barene kobasice, kuvana šunka). Promene se najčešće ogledaju u smanjenju instrumentalno merenog udela crvene boje i povećanju instrumentalno merene svetloće proizvoda, a izraženije su s povećanjem fluence i broja pulseva. Najmanji efekat na instrumentalno merenu boju uočen je kod fermentisanih kobasica.20, 22

Senzorne promene izraženije su kod mesa nego kod proizvoda od mesa. Moguće je da i minimalan tretman (u pogledu sadržaja prenete energije) može značajno negativno da utiče na miris svežeg mesa bez obzira na njegovu vrstu. Tretman svetlosnim pulsevima može značajno da umanji senzorni kvalitet termički obrađenih

227

proizvoda od mesa kao što su barene kobasice. Uticaj takođe zavisi od fluence i broja pulseva. Najmanji uticaj na senzorni kvalitet uočen je kod ribe, plodova mora i fermentisanih kobasica.20, 23

Pri tretmanu svetlosnim pulsevima površina mesa i proizvoda od mesa apsorbuje značajnu količinu energije, što dovodi do povećanja temperature u zavisnosti od količine energije koja dospe do površine proizvoda (fluence po pulsu, broj pulseva / vreme trajanja tretmana i udaljenosti od lampe) i do nekoliko desetina stepeni celzijusa. Negativan uticaj na svojstva mesa verovatno je posledica promene proteina, lipida i drugih sastojaka mesa usled naglog zagrevanja.


Prema dosadašnjim saznanjima upotreba tehnologije svetlosnih pulseva ima potencijalnu primenu u konzervisanju plodova mora i narezaka fermentisanih kobasica. Međutim, i pored ostvarenog pozitivnog efekta kod nekih vrsta mesa i proizvoda od mesa, postoji problem transfera tehnologije od laboratorijskih i pilot uređaja do industrijskih postrojenja, što usporava komercijalnu primenu.19


228

Pitanja

1. Koji su novi postupci konzervisanja mesa?2. Šta je jonizujuće zračenje?3. Koje su prednosti, a koje mane upotrebe jonizujućeg zračenja?4. Navesti osnovne principe konzervisanja hidrostatskim pritiskom.5. Kako hidrostatski pritisak utiče na meso i proizvode od mesa?6. U čemu se sastoji antimikrobni uticaj svetlosnih pulseva?7. Kako tretman svetlosnim pulsevima utiče na svojstva mesa?

Literatura 1. Brewer S, (2004). Irradiation effects on meat color – a review. Meat Science 68:1–17. 2. Farkas J and Mohác-si-Farkas C, (2011). History and future of food irradiation. Trends in Food Science & Technology 22:121–126. 3. Chauhan SK, Kumar R, Nadanasabapathy S and Bawa AS, (2009). Detection Methods for Irradiated Foods. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 8:4–16. 4. Farkas J, (2006). Irradiation for better foods. Trends in Food Science & Technology 17:148–152. 5. IAEA, (2002). Dosimetry for food irradiation (TECHNICAL REPORTS SERIES No. 409), in TECHNICAL REPORTS SERIES Ed. International Atomic Energy Agency. 6. Groth 3rd E, (2007). Food Irradiation for Fresh Produce, in Critical Issue Report, Ed. The Organic Center. 7. IAEA, (2002). Gamma irradiators for radiation processing, Ed. International Atomic Energy Agency, Viena, Austria, p 40. 8. Ihsanullah I and Rashid A, (2016). Current activities in food irradiation as a sanitary and phytosanitary treatment in the Asia and the Pacific Region and a comparison with advanced countries. Food Control, http://dxdoiorg/101016/jfoodcont201603011. 9. Chen JH, Ren Y, Seow J, Liu T, Bang WS and Yuk HG, (2012). Inter-vention Technologies for Ensuring Microbiological Safety of Meat: Current and Future Trends. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 11:119–132. 10. Simonin H, Duranton F and de Lamballerie M, (2012). New Insights into the High-Pressure Processing of Meat and Meat Products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 11:285–306. 11. Campus M, (2010). High Pressure Processing of Meat, Meat Products and Seafood. Food Engineering Reviews 2:256–273. 12. M. de Lamballerie-Anton, Taylor RG and Culioli J, (2002). High pressure processing of meat, in Meat processing - Improving quality, ed. by Kerry J, Kerry J and Ledward D. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England. 13. Anonymous, High Pressure Processing for food & beverage products - Hiperbaric 135. http://www.hiperbaric.com/en/hiperbaric135 [25.04. 2016]. 14. DMRI, (2012). High pressure processing of meat - Possibilities and limitations, Ed. Danish Meat Research Institute. 15. Bajovic B, Bolumar T and Heinz V, (2012). Quality considerations with high pressure processing of fresh and value added meat products. Meat Science 92:280–289. 16. Tornberg E, (2013). Engineering processes

RezimeMogućnosti i potrebe dovele su do razvoja novih postupaka konzervisanja mesa (i hrane uopšte). Nove tehnike, kao što su tretmani zračenjem, visokim hidrostatskim pritiskom, svetlosnim pulsevima, hladnom plazmom, ultrazvukom i ozonom, dale su obećavajuće rezultate u smislu smanjenja broja mikroorganizama i produžetka održivosti mesa i proizvoda od mesa. Za ove postupke zajednička je mogućnost tretmana na temperaturama manjim od toplotne obrade, čime se omogućava bolje očuvanje nutritivne vrednosti mesa. S druge strane, primena većine novih postupaka ograničena je na proizvode od mesa i plodove mora zbog negativnog uticaja na senzorna svojstva svežeg mesa. Nova istraživanja biće usmerena ka prevazilaženju postojećih ograničenja.

229

in meat products and how they influence their biophysical properties. Meat Science 95:871–878. 17. Ma H and Ledward DA, (2013). High pressure processing of fresh meat — Is it worth it? Meat Science 95:897–903. 18. Gómez-López VM, Ragaert P, Debevere J and Devlieghere F, (2007). Pulsed light for food decontamination: a review. Trends in Food Science & Technology 18:464–473. 19. Troy DJ, Ojha KS, Kerry JP and Tiwari BK, (2016). Sustainable and consumer-friendly emerging technologies for application within the meat industry: An overview. Meat Science. 20. Hierro E, Barroso E, la Hoz Ld, Ordóñez JA, Manzano S and Fernández M, (2011). Efficacy of pulsed light for shelf-life extension and inactivation of Listeria monocytogenes on ready-to-eat cooked meat products. Innovative Food Science & Emerging Technologies 12:275–281. 21. Rajkovic A, Tomasevic I, Smigic N, Uyttendaele M, Radovanovic R and Devlieghere F, (2010). Pulsed UV light as an intervention strategy against Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157:H7 on the surface of a meat slicing knife. Journal of Food Engineering 100:446–451. 22. Tomasevic I and Rajkovic A, (2015). The Sensory Quality of Meat, Game, Poultry, Seafood and Meat Products as Affected by Intense Light Pulses: A Systematic Review. Procedia Food Science 5:285–288. 23. Tomašević I, (2015). Intense light pulses upset the sensory quality of meat products. Tehnologija mesa 56:1–7. 24. Keklik NM, Demirci A and Puri VM, (2010). Decontamination of unpackaged and vacuum-pack-aged boneless chicken breast with pulsed ultraviolet light. Poultry Science 89:570–581.

Veliku zahvalnost dugujemo kompanijamakoje su pomogle izdavanje ovog udžbenika

RAPS ZačiniBulevar Zorana Đinđića 45b,

Novi Beograd

MEAT ING DOOTakovska 35/ III,

Beograd

ELLIPSISagencija za grafički dizajn

Beograd

Marko-Meat d.o.o.Murmanska 15b,

Beograd

JANN CONSULTINGPoenkareova 12,

Beograd

JANN CONSULTINGPRIMA COMMERCE

Tošin bunar 163,Novi Beograd

tehnologija mesa 1...tehnologija mesa 11. izdanje, 2016. autori: dr dušan Živković dr slaviša...

Documents