Specyficzne działanie fosforanów, oprócz zwiększenia wodochłonności, polega na zwiększeniu lepkości osocza, co w rezultacie zapobiega wyciekowi oraz poprawia wiązanie dużych kawałków w jednolity blok, np. w szynkach gotowanych. Fosforany powodują również dobre związanie plastra wędliny oraz sprawiają, że jego powierzchnia jest sucha. Ponadto lepkie osocze uszczelnia pory w tkance mięśniowej, co znacznie utrudnia wnikanie tlenu, dzięki czemu przypisuje się im właściwości przeciwutleniające oraz stabilizujące barwę wyrobów peklowanych. Użycie fosforanów w rozsądnych ilościach w solankach peklujących przyczynia się do poprawy soczystości i kruchości produktów mięsnych, wyrównując przy tym barwę na przekroju, czy ułatwia plasterkowanie oraz przedłuża trwałość.
W spełnieniu podstawowych oczekiwań konsumenta wobec żywności, czyli zapewnienia jej bezpieczeństwa, wygody i pełnej satysfakcji sensorycznej, szczególne znaczenie ma dzisiaj racjonalne stosowanie różnorodnych substancji dodatkowych. Ich wprowadzanie do żywności uzasadnione jest również potrzebami technologicznymi, a zwłaszcza koniecznością przemysłowego wytwarzania szerokiej gamy produktów charakteryzujących się wysoką jakością, jak również podwyższoną wydajnością produkcyjną. Konsumenci nie zawsze wiedzą, jaką funkcję pełnią substancje dodatkowe. Obecnie wielu obawia się dodatków do żywności, zakładając, że nie są to substancje obojętne dla organizmu człowieka, mogące wręcz stanowić bezpośrednie zagrożenie dla jego zdrowia. Określona grupa konsumentów domaga się od producentów żywności deklaracji niestosowania substancji dodatkowych. Pojawiają się także opinie o „chemizacji żywności” (dotyczy to zwłaszcza produktów mięsnych). Należy zatem podkreślić, że stosowanie substancji dodatkowych zgodnie z obowiązującymi przepisami prawnymi i z zasadą „tylko tak dużo, ile to konieczne oraz tak mało, jak to jest możliwe” nie wpływa negatywnie na zdrowie ani nie pogarsza jakości przetworów mięsnych, wręcz przeciwnie – ma chronić konsumenta przed większym niebezpieczeństwem i ryzykiem. Na przykład w przetwórstwie mięsa azotany (III) chronią przed następstwami zatrucia jadem kiełbasianym, a przeciwutleniacze przed niebezpiecznymi wolnymi rodnikami.
Omówienie zagadnienia zakresu stosowania i przydatności technologicznej substancji dodatkowych w przetwórstwie mięsa poprzedzić trzeba wyjaśnieniem co oznacza termin „substancja dodatkowa” w rozumieniu prawa żywnościowego. W ustawodawstwie Unii Europejskiej pojęcie to określa substancje normalnie niespożywane jako żywność, niebędące typowymi składnikami żywności, posiadające lub nieposiadające wartości odżywczej, których celowe użycie technologiczne w czasie produkcji, przetwarzania, preparowania, traktowania, transportu i przechowywania spowoduje zamierzone lub spodziewane rezultaty w środku spożywczym albo w półproduktach będących jego komponentami. Substancje dodatkowe mogą stać się bezpośrednio lub pośrednio składnikami żywności lub w inny sposób oddziaływać na jej cechy charakterystyczne. Definicja ta nie obejmuje substancji dodawanych w celu zachowania lub poprawienia wartości odżywczej. Uproszczone sformułowanie przyjęte w USA (Food Protection Commitet) podaje, że „dodatek do żywności jest to substancja lub mieszanina substancji, innych niż podstawowy artykuł żywnościowy, która jest obecna w żywności jako wynik zabiegu produkcyjnego, przetwarzania, przechowywania lub pakowania”. Wszystkie dozwolone do stosowania w żywności substancje dodatkowe posiadają odpowiednie oznaczenie, E – kod (symbol E), który ułatwia ich identyfikację, wykluczając tym samym możliwość jakiejkolwiek pomyłki. Wszystkie te dodatki powinny być stosowane zgodnie z zasadą dobrej praktyki produkcyjnej. Symbol E stosowany jest zgodnie z postanowieniem UE łącznie z numerem identyfikacji INS (International Numbering System). Zostały one podzielone na 5 grup, którym odpowiednio przypisano trzy- bądź czterocyfrowe liczby. Są to barwniki o oznaczeniu od E 100 do E 199, następnie substancje konserwujące i regulatory kwasowości od E 200 do E 299, przeciwutleniacze i synergenty od E 300 do E 399, substancje stabilizujące, zagęszczające, emulgujące, stosowane na powierzchnię wyrobów, wypełniające od E 400 do E 499 oraz pozostałe substancje powyżej E 500. W literaturze można znaleźć inne podziały substancji dodatkowych, czego dowodem jest wiele substancji, które pełnią nie jedną, ale kilka funkcji podczas procesu przetwarzania żywności. Zatem dozwolone substancje dodatkowe stosowane w żywności można podzielić na grupy ze względu na rodzaj pełnionej funkcji technologicznej.
Dążenie do realizacji celu urozmaicenia wyrobów, przetworów z mięsa zmusiło producentów do wykorzystania dodatków na szeroką skalę. Tak jak to zostało określone wcześniej, głównym celem ich stosowania jest zapewnienie odpowiedniej jakości, trwałości i bezpieczeństwa zdrowotnego, a także uzyskanie oczekiwanej przez konsumentów atrakcyjności sensorycznej i dyspozycyjności produktów mięsnych. Wiele z nich pozwala poprawić efektywność procesów technologicznych i obniżyć koszty produkcji. Spośród substancji dodatkowych stosowanych w przetwórstwie mięsa wiele może pełnić kilka funkcji jednocześnie, co zresztą ma swoje uzasadnienie. Nadrzędnym kryterium jest trwały charakter dodatków. Są to między innymi substancje konserwujące, tj. zapobiegające niekorzystnym zmianom mikrobiologicznym (głównie azotany i azotyny stosowane pod postacią mieszanki peklującej lub solanki w procesie peklowania mięsa). Następnie substancje przeciwutleniające, tj. hamujące procesy utleniania tłuszczów i barwników (głównie kwas askorbinowy i erytorbowy i ich sole) oraz regulatory kwasowości (m.in. kwas mlekowy, mleczany i cytryniany). Kolejną grupę substancji dodawanych w przetwórstwie mięsa stanowią dodatki, dzięki którym można kształtować teksturę: substancje zagęszczające, stabilizujące i żelujące. Tę grupę charakteryzują hydrokoloidy polisacharydowe (m.in. karageny, mączka chleba świętojańskiego, ksanatan), skrobie modyfikowane oraz emulgatory (m.in. mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych). Jedną z najbardziej znanych grup dodatków kształtujących cechy sensoryczne, uwydatniających lub wzmacniających naturalne lub ukształtowane przez proces technologiczny cechy sensoryczne przetworów mięsnych, są substancje wzmacniające smak. Nie posiadają one własnego smaku, ale posiadają właściwość wzmacniania i przedłużania wrażeń smakowych (m.in. glutaminian sodu, nukleotydy kwasu guanylowego i inozynowego) oraz barwniki (m.in. kurkumina, koszenila, ekstrakt z papryki, karmele), stosowane w przetwórstwie mięsa tylko w szczególnych przypadkach.
Szczególne miejsce w tej grupie substancji dozwolonych zajmują fosforany, które dzięki specyficznemu oddziaływaniu na białka mięśniowe zwiększają ich wodochłonność i poprawiają właściwości wiążące i emulgujące. Efektem ich działania jest polepszenie tekstury i konsystencji produktu, stabilizacja barwy i emulsji tłuszczowej oraz zwiększenie wydajności produkcyjnej. Fosforany, jako dodatki funkcjonalne stosowane są powszechnie w produkcji żywności, np. w przetwórstwie mięsa, drobiu, ryb, mleczarstwie oraz w różnego rodzaju produktach dietetycznych i żywności konserwowanej (tab.1).
Niektórzy uważają, że nadmiar spożywania fosforanów przez człowieka przyczynia się do niekorzystnego obniżenia poziomu wapnia i magnezu w kościach, jednak związki te dodawane w niewielkich ilościach są bezpieczne, a w przemyśle spożywczym pełnią istotne funkcje technologiczne wykorzystując właściwości tych związków, np.:
• efekt sekwestrowania (kompleksowania) niektórych kationów metali wielowartościowych;
• przedłużenie trwałości niektórych produktów żywnościowych;
• uwalnianie CO2 z węglanów (w środkach spulchniających);
• zdolność do buforowania (ustalania kwasowości środowiska);
• funkcje polianionów wiążących wodę i emulgujących białka;
• działanie antyzbrylające poprawiające sypkość niektórych produktów (fosforan trójwapniowy).
Fosforany odgrywają również szczególną rolę w przetworach dietetycznych, o niskiej zawartości soli. Dzięki nim można obniżyć stężenie soli w produkcie o 2,5-1,5% wprowadzając 0,35-0,5% polifosforanów. Dalsze obniżenie poziomu sodu w dietetycznych produktach niskosodowych osiąga się przez zwiększenie udziału fosforanów w stosunku do sodu. Fosforany są stosowane w coraz większym zakresie w przetwórstwie mięsa zarówno dużych zwierząt rzeźnych, jak i drobiu. Mają one istotny wpływ na jakość wyrobów mięsnych zarówno podczas wytwarzania, jak i dystrybucji. Jest to związane z ich korzystnym wpływem na poprawę wodochłonności mięsa, poprawę niektórych wyróżników reologicznych oraz sensorycznych.
Rola fosforanów w przetwórstwie mięsnym sprowadza się głównie do:
• dysocjacji kompleksu aktomiozyny:
• kształtowania pH produktu;
• zwiększenia siły jonowej środowiska;
• kompleksowania dwuwartościowych kationów.
Fosforany stosowane w przemyśle mięsnym jako jedne z wielu substancji dodatkowych charakteryzują się w zależności od budowy chemicznej cząsteczki, wielkości dodatku oraz rodzaju obróbki technologicznej, różnorodnym, częściowo bardzo specyficznym działaniem. Należą one do grupy soli i występują w postaci di-, tri- oraz polifosforanów, które analogicznie do adenozynotrifosforanu (ATP) są w stanie dysocjować kompleks aktomiozyny, w wyniku czego zwiększają wiązanie wody przez białka miofibrylarne. Daje to w efekcie również dodatkowo polepszenie emulgowania tłuszczu w produkcie. Ponadto fosforany o odczynie obojętnym lub zasadowym przyczyniają się, na skutek podnoszenia pH, do silniejszego zjonizowania struktur białek miofibrylarnych, a tym samym polepszają ich rozpuszczalność. Dodatek fosforanów powoduje wprawdzie niewielki wzrost pH mięsa, gdyż tylko o około 0,2-0,5 jednostki (w zależności od rodzaju i dawki), lecz jest on (przy współdziałaniu innych wymienionych czynników) wystarczający do obniżenia ilości wycieku termicznego. Związany z powyższym wzrost zdolności wiązania wody przez mięso i farsze mięsne powoduje, że fosforany jako funkcjonalne substancje dodatkowe mają stosunkowo duże znaczenie technologiczne, zwłaszcza w procesie produkcji wędzonek parzonych, jak np. szynka gotowana. Zdolność wiązania wody ma decydujący wpływ na jakość większości wyrobów peklowanych i poddanych obróbce cieplnej. Zmiany wodochłonności wywołane działaniem polifosforanów łączy się z elektrostatycznym oddziaływaniem jonów fosforanowych na białka. W wyniku tego zmienia się nie tylko konformacja cząsteczek białkowych, ale także otaczające ją struktury wodne. Wywiera to korzystny wpływ na zdolność białek do wiązania wody i emulgowania tłuszczu, ale także zwiększa zdolność tworzenia i stabilizowania piany. Wzrost wodochłonności i ograniczenie wycieku pod wpływem wielofosforanów można częściowo tłumaczyć wzrostem pH cieczy komórkowej w odniesieniu do punktu izoelektrycznego białek. Wzrost pH zależy jednak od ilości i rodzaju dodanego fosforanu. Duża zdolność wiązania wody powoduje dobre związanie plastra oraz sprawia, że jego powierzchnia jest sucha. Dzięki temu dobre związanie wody przyczynia się pośrednio do stabilizacji barwy. Ponadto lepki sok uszczelnia pory w tkance mięśniowej, co znacznie utrudnia wnikanie tlenu. Tym tłumaczy się stwierdzone właściwości przeciwutleniające fosforanów oraz zdolność do stabilizacji barwy wyrobów peklowanych. Właściwości przeciwutleniające są potęgowane przez zdolność fosforanów do tworzenia chelatów z jonami metali. Chelaty są to kompleksowe związki pierścieniowe, które uniemożliwiają metalom wchodzenie w typowe dla nich reakcje zachodzące w środowisku wodnym, np. reakcje brunatnienia i utleniania. Ponadto fosforany ograniczają wzrost drobnoustrojów powodujących psucie produktu. Fosforany, a głównie pirofosforany, sekwestrując jony żelaza i miedzi, chronią w pewnym stopniu mioglobinę przed oksydacją, a więc przyczyniają się do utrwalenia czerwonej barwy mięsa świeżego i różowej peklowanego. W przypadku mięsa drobiowego przeciwdziałają żółknięciu powodowanemu utlenianiem tłuszczu.
Niezwykle ważne jest dobranie odpowiednich fosforanów do rodzaju wytwarzanych przetworów. Np. związki fosforu, dające dobre efekty technologiczne w produkcji wędzonek nie gwarantują dobrych efektów w wędlinach kutrowanych. Wymienione dodatki (substancje) stosowane w przetwórstwie są wyznacznikiem kolejnych przetworów, które konsumenci w pewien sposób wymuszają na producentach, a ci sugestie konsumentów przekładają na produkcję żywności.
Podsumowując można uznać, ze stosowanie substancji dodatkowych w technologii przetwarzania mięsa jest zagadnieniem niezwykle złożonym, wymagającym od technologa szerokiej wiedzy o ich właściwościach funkcjonalnych i żywieniowych. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że stosowane dodatki w technologii przetwarzania mięsa są często niezbędne ze względów technologicznych, higienicznych i organoleptycznych. Ponadto niezbędne są działania informujące konsumenta o celowości stosowania substancji dodatkowych w technologii produkcji wyrobów mięsnych.
Roman Dawid Tauber, Tomasz Borowy
