PL213610B1 - Koloidalna barwna dyspersja zawierająca karboksyhemoglobinę - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest koloidalna barwna dyspersja zawierająca karboksyhemoglobinę i składniki wykorzystywane w procesach produkcji żywności.

Dyspersja według wynalazku może znaleźć zastosowanie w przemyśle żywnościowym, zwłaszcza do wytwarzania barwnych powłok jadalnych i kształtowania stabilnej czerwonej barwy mięsa i przetworów mięsnych.

Tworzenie się form karboksyhemoglobiny i karboksymioglobiny znane jest jako zjawisko wykształcania się trwałej czerwonej barwy mięsa wędzonego od czasów prehistorycznych. Reakcje te i ww. formy barwników hemowych identyfikowane są obecnie w produktach poddawanych procesowi wędzenia. Karboksy formy tworzą się w reakcjach tlenku węgla (zawartego w dymie wędzarniczym) z hemoproteidami mięsa.

Współcześnie znane są technologie wykorzystujące tlenek węgla lub filtrowany dym wędzarniczy do kształtowania stabilnej barwy mięsa. Prace z tego zakresu skupiły się w dwóch obszarach rozwiązań technicznych i technologicznych. W pierwszym z nich wykorzystywane są metody saturacji ciśnieniowej mięsa CO lub pakowania w modyfikowanej atmosferze gazów z udziałem tlenku węgla.

Kristinsson i in. wykazali, że pakowanie mięsa w atmosferze zawierającej 4%, 20% lub 100% tlenku węgla odzwierciedlało się stabilną, czerwoną barwą oraz przedłużeniem trwałości produktu w wyniku zahamowania procesu oksydacji barwników hemowych oraz rozwoju bakterii tlenowych (Kristinsson H.G., Mony S., Demir N., Balaban M.O. and Otwell W.S. (2003) The effect of carbon monoxide andfiltered smoke on the properties of aquatic muscle and selected muscle components. First Joint Trans-Atlantic Fisheries Technology Conference - TAFT 2003, 33rd WEFTA and 48th AFTC meetings, 11-14 June 2003, Reykjavik - Iceland, L 6, 27-29.).

Wykazano również, że mięso mielone, plastry mięsa wieprzowego oraz plastry polędwicy wołowej pakowane w systemie zmodyfikowanej atmosfery o składzie 0,4%CO/60%CO2/40%N2 charakteryzowało się stabilną barwą (parametr a* ok. 30) przez 21 dniowy okres przechowywania w temperaturze 4°C (Sorheim O, Nissen H., Nesbakken T, The storage life of beef and pork packaged in an atmosphere with low carbon monoxide and high carbon dioxide, Meat Science 52, 1999, 157-164).

Zalety pakowania mięsa w układzie niskiego stężenia tlenu oraz dodatku tlenku węgla na poziomie 0.4% to głównie atrakcyjna i stabilna czerwona barwa produktu, brak obcych zapachów, ograniczenie zjawiska przedwczesnego brązowienia mięsa podczas obróbki termicznej oraz wydłużenie trwałości przechowalniczej.

Głównymi argumentami świadczącymi przeciwko stosowaniu tlenku węgla w gospodarce mięsnej jest negatywny obraz czynnika jako gazu niebezpiecznego oraz obawy dotyczące zafałszowań jakości oraz świeżości mięsa poprzez utrzymywanie się trwałej barwy niezależnie od poziomu zepsucia produktu (Cornforth D.P., Hunt M.C. Low-oxygen packaging of fresh meat with carbon monoxide: meat quality, microbiology and safety, The American Meat Science Association, White Paper Series, Number 2, 2008).

Próby surowego mięsa wieprzowego zapakowane systemem MAP o składzie 0,4% CO i 99,6% CO2 charakteryzowały się zwiększeniem trwałości barwy do 14 dni oraz zahamowaniem procesu oksydacji lipidów do 7 dni. Doświadczalne partie mięsa wykazywały się zwiększoną do 10 dni trwałością mikrobiologiczną, w odniesieniu do ogólnej liczby drobnoustrojów. Eksperymentalne próby mięsa wieprzowego poddane obróbce termicznej a następnie zapakowane przy wykorzystaniu mieszaniny gazów 0,4% CO i 99,6% CO2 posiadały taki sam okres trwałości pod względem zmian mikrobiologicznych i oksydacyjnych, jednakże stabilność barwy uległa zmniejszeniu do 10 dni chłodniczego przechowywania (Iowa State University Animal Industry Report 2006, Extension of pork sausage shelf life using modified atmosphere packaging).

Porównując systemy pakowania polędwicy wołowej w modyfikowanej atmosferze MAP z dodatkiem 0,5% i 5% tlenku węgla wykazano, iż zwiększenie stężenia CO spowodowało poszerzenia pasma penetracji CO z 1,8 mm na 3,9 mm po 24 h przechowywania. Zastosowanie składu mieszaniny gazów 0,5%CO/39,5%N2/60%CO2 do pakowania mięsa mielonego gwarantowało stabilną czerwoną barwę oraz głębokość penetracji CO do 15 mm. (Jayasingh P., Comforth D.P., Carpenter Ch.E., Evaluation of carbon monoxide treatment in modified atmosphere packaging or vacuum packaging to increase color stability of fresh beef, Meat Science 59 (2001) 317-324).

Mieszanina 2% CO i 98% powietrza stabilizuje barwę mięsa wołowego przez 15 dni. Homogenaty mięsa wołowego pakowane systemem MAP o składzie gazów 1%CO/50%CO2/49% powietrza

PL 213 610 B1 charakteryzują się intensywną, czerwoną barwą do 6 dni przechowywania. Mięso zapakowane w atmosferze azotu z dodatkiem 0,5%-10% CO, składowane przez miesiąc nadal posiadało intensywną, czerwoną barwę, natomiast w próbach pakowanych w warunkach atmosferycznych proces deterioracji barwy rozpoczął się po 5 dniach. Polędwica wołowa przetrzymywana w atmosferze 1%CO/51%CO2/ /30%O2/18%N2 wykazywała mniejszą zawartość metmioglobiny w warstwie powierzchniowej niż warianty zapakowane metodą próżniową. Wzrost bakterii psychotropowych oraz obecność zapachów świadczących o rozkładzie, w próbach poddanych pakowaniu w atmosferze azotu z dodatkiem 0,5%-01% CO był nieznacznie mniejszy niż w próbach przechowywanych w powietrzu (Sorheim O., Aune T., Nasbakken T. Technological, hygienic and toxicological aspects of carbon monoxide used in modified-atmosphere packaging of meat, Trends in Food Science and Technology, vol 8, 1997, str.307-312).

Mieszanina gazów 0,3%CO/30%CO2/70%Ar zwiększa stabilność czerwonej barwy mięsa do 20 dni, nie polepsza jednak trwałości mikrobiologicznej i oksydacyjnej. W analizie TBA, po upływie okresu przechowywania, zawartość aldehydu malonowego utrzymuje się na poziomie 1,25 mg/kg mięsa (Martinez L., Djenane D., Effect of different concentrations of carbon dioxide and low concentration of carbon monoxide on the shelf-life of fresh pork sausages packaged in modified atmosphere, Meat Science 71, 2005, 563-570).

System pakowania w modyfikowanej atmosferze zawierającej 0,8% CO oraz niskie stężenie tlenu, w celu wytworzenia karboksymioglobiny na powierzchni mięsa, opisuje patent nr WO/2003/ /009709. Partie mięsa pakowane są w dwa opakowania. Pierwsze składa się z materiałów przepuszczanych dla tlenu i jest szczelnie zamknięte. Następnie pierwsze opakowanie umieszcza się w drugim, nieprzepuszczalnym dla tlenu. Wierzchnie opakowanie nie jest zamknięte, dzięki czemu wytwarza się przestrzeń, w którą wprowadzana jest mieszanina gazów. Następnie usuwany jest tlen, w ilości odpowiedniej aby ograniczyć procesy przemiany utleniania żelaza obecnego w barwnikach hemowych oraz zgrzewa się zewnętrzne opakowania.

Drugim obszarem, na którym skupiły się badania wykorzystujące tlenek węgla w przetwórstwie żywności są projekty dotyczące wytwarzania preparatów karboksybarwników z krwi zwierzęcej i ich aplikacji do żywności.

Wykazano, że krew świńska saturowana tlenkiem węgła charakteryzuje się stabilniejszą wiśniowo-czerwoną barwą w okresie chłodniczego przechowywania. Przez cały okres przechowywania parametry charakteryzujące barwę produktu, tj. jasność, udział barwy czerwonej oraz udział barwy żółtej w ogólnym tonie, nasycenie i odcień, oraz współczynnik Rdiff, świadczący o ogólnym udziale barwników warunkujących barwę czerwoną, utrzymywały się na stałym poziomie, co świadczy o trwałym połączeniu tlenku węgla z hemoglobiną. Obniżenie pH z 7,4 do 6,7 spowodowało skrócenie czasu saturacji oraz zmniejszenie ilości CO (Fontes P.R., Gomide L.A.M., Color evaluation of carbon monoxide treated porcine blood, Meat Science 68 ,2004, 507-513).

Seto Y., Kataoka M., Tsuge K., (Stability of blood carbon monoxide and hemoglobins during heating, Forensic Science Intern. 121, 2001, str. 144-150), wykazali, że karbosyhemoglobina jest odporna na ogrzewanie w 65°C przez 1 h.

Znany jest patent nr WO/2010/144629, dotyczący możliwości nośnikownia tlenu bądź tlenku węgla przez hemoglobinę, która poprzez lizynę połączona jest wiązaniem kowalencyjnym z m.in. jedną cząsteczką polietylenoglikolu (PEG). Głównymi komponentami takiej mieszaniny jest roztwór wodny hemoglobiny zawierający głównie deoksyhemoglobinę i 10% methemoglobiny oraz rozpuszczane w wodzie polimery, będące stabilizatorami procesu oksydacji. Formy użytkowe występują w postaci roztworów hipo-, izo- i hypertoniczny.

Na podstawie publikacji patentowej nr WO/2003/063615 stwierdza się, że czerwony barwnik może występować w postaci pochodnych hemoglobiny bądź mioglobiny posiadających pierścień porfirynowy z atomem cynku jako grupą prostetyczną metaloporfiryny.

Z opisu patentowego nr WO/2006/096774, znana jest forma hemoglobiny zmodyfikowana (MaIPEG-Hb) w wyniku przyłączenia na powierzchnie cząsteczki glikolu polietylowanego aktywowanego maleimidylem (MaIPEG). Wodny roztwór hemoglobiny jest saturowany NO lub CO, następnie blokowane są grupy sulfhydrylowe i wytwarzana jest MaIPEG-Hb. Wykorzystywana jako nośnik NO i CO do tkanek.

Na podstawie opisu patentowego nr GB 1294415 znana jest możliwość zastosowania karboksyhemoglobiny, otrzymanej z krwi świńskiej, jako czynnika barwiącego w produktach żywnościowych

PL 213 610 B1 (kiełbasach) zawierających surowe mięso wieprzowe. Zaleca się dodatek karboksyhemoglobiny na poziomie 0,1-3% w odniesieniu do masy całkowitej produktu.

Z opisu patentowego nr WO/1997/010268 znany jest preparat sproszkowanej hemoglobiny, który przechowywany w zakresie temp 4-30°C jest stabilny przez ponad rok. Ulega szybkiemu i łatwemu rozpuszczeniu w klarowny, ciemnoczerwony roztwór. Czynnikiem stabilizującym był dodatek sacharozy, dekstranu lub ludzkiej albuminy serum. Jako substancji obniżających napięcie powierzchniowe użyto Tween bądź Triton. W celu ograniczenia oksydacji, proces suszenia i pakowania wykonuje się w atmosferze azotu bądź innego gazu inertnego, co znajduje zastosowanie w medycynie do transportu tlenu do tkanek.

Wynalazek dotyczy wieloskładnikowej koloidalnej dyspersji wytwarzanej przy wykorzystaniu substancji dopuszczonych do stosowania w żywności, w której substancją barwną jest karboksyhemoglobina. W wodnej fazie ciągłej dyspersji rozpuszczone mogą być jadalne substancje hydrofilowe (polarne) zaś w nieciągłej hydrofobowe (niepolarne).

Istotą wynalazku jest koloidalna barwna dyspersja zawierająca karboksyhemoglobinę w ilości od 0,1% do 10%, acyloglicerole pochodzenia naturalnego a zwłaszcza olej roślinny w ilości od 0,1% do 25%, hydrokoloidy polisacharydowe a zwłaszcza ksantan w ilości od 0,05% do 0,5% oraz chlorek lizozymu w ilości od 0,1% do 1% przy czym pozostałość stanowi roztwór wodny, w którym rozpuszczone mogą być dodatkowe substancje, wykorzystywane w procesach produkcji żywności.

Korzystnie jest, gdy roztwór wodny zawiera polioksyetyleno (20) sorbitan (TWEEN 20) w ilości od 0,1% do 2% wagowych, antyoksydanty wykorzystywane w produkcji żywności a zwłaszcza octan-dl-a-tokoferolu i lub kwas askorbinowy w ilości od 0,1% do 1% wagowych, ekstrakty ziół lub przypraw stosowane w produkcji żywności a zwłaszcza ekstrakt rozmarynu w ilości 0,1% do 1% wagowych, konserwanty chemiczne stosowane do żywności a zwłaszcza sorbinian potasu od 0,1% do 1,5% wagowych oraz sole NaCl i NaNO2 w ilości odpowiednio 0,9% do 5% wagowych oraz od 0,01% do 0,1% wagowych.

Zastosowanie do wytwarzania koloidalnej dyspersji jako bazowej substancji barwnej karboksyhemoglobiny stwarza możliwości praktycznego stosowania koncepcyjnie nowych i odmiennych od istniejących, rozwiązań technologicznych umożliwiających kształtowanie i stabilizację czerwonej barwy mięsa i jego przetworów, w szczególności możliwość w pełni kontrolowanego sposobu dawkowania dyspersji oraz braku emisji tlenku węgla z dyspersji, zarówno na etapie jej dozowania na powierzchnię lub do produktu mięsnego jak i spożywczego wykorzystania przetworów.

Nieoczekiwanie okazało się, że dyspersja wg wynalazku po nałożeniu na powierzchnię mięsa, trwale wchłania się w głąb struktur tkankowych kształtując tym samym stabilną czerwoną barwę tak traktowanego surowca przez cały okres chłodniczego składowania. Barwa ta jest trwała nawet po umyciu i wymoczeniu mięsa.

Ponadto opracowanie jak wg wynalazku formy użytkowej, stwarza możliwości ograniczenia znacznych strat ekonomicznych jakie ponosi przemysł mięsny z powodu procesów deterioracji barwników hemowych i zmian barwy mięsa przy jego obrocie handlowym.

Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do naczynia zawierającego 94,6 g nasyconego tlenkiem węgla hemolizatu krwi świńskiej dodaje się 0,1 g gumy ksantanowej, 0,5 g chlorku lizozymu i miesza przy użyciu mieszadła mechanicznego do rozpuszczenia składników. Następnie dodaje się 5 g oleju rzepakowego i całość podaje intensywnemu dyspergowaniu przy wykorzystaniu standardowego urządzenia dyspergującego do uzyskania stanu stabilnej, koloidalnej, wielofazowej dyspersji. Dyspersja o takim składzie po nałożeniu jej metodą zanurzeniową na powierzchnię mięsa, kształtuje jego czerwoną stabilną barwę przez okres 2 tygodni chłodniczego składowania w opakowaniu z folii wielowarstwowej barierowej.

P r z y k ł a d 2

Do naczynia zawierającego 500 g nasyconego tlenkiem węgla hemolizatu krwi świńskiej, dodaje się 400 g roztworu wodnego zawierającego 10 g NaCl i 0,1 g NaNO2 dodaje się 2 g gumy ksantanowej, 10 g chlorku lizozymu, 10 g polioksyetyleno (20) sorbitanu, 5 g octanu-dl-a-tokoferolu 10 g sorbinian potasu. Następnie dodaje się 100 g oleju sojowego i całość podaje intensywnemu dyspergowaniu przy wykorzystaniu standardowego urządzenia dyspergującego do uzyskania stanu stabilnej, koloidalnej, wielofazowej dyspersji. Dyspersja o takim składzie po nałożeniu jej metodą natryskową na powierzchnię mięsa, kształtuje jego czerwoną stabilną barwę przez okres 3 tygodni chłodniczego składowania w opakowaniu z folii wielowarstwowej barierowej.

PL 213 610 B1

P r z y k ł a d 3

Przygotowuje się 5 kg wodnego roztworu zawierającego 0,5% gumy arabskiej, 0,5% ksantanu,

0,5% kwasu askorbinowego, 2% ekstraktu rozmarynu, 2% sorbinianu potasu, 1% octanu-dl-a-tokoferolu, 1% polioksyetyleno (20) sorbitanu. Następnie roztwór ten miesza się przy użyciu mieszadła mechanicznego z 4,5 kg nasyconego tlenkiem węgla hemolizatu krwi bydlęcej. Do tak przygotowanej mieszaniny dodaje się 500 g oleju z oliwek i całość podaje intensywnemu dyspergowaniu przy wykorzystaniu standardowego urządzenia dyspergującego do uzyskania stanu stabilnej, koloidalnej, wielofazowej dyspersji. Dyspersja o takim składzie po nałożeniu jej metodą natryskową na powierzchnię mięsa, kształtuje jego czerwoną stabilną barwę przez okres 3 tygodni chłodniczego składowania w opakowaniu z folii wielowarstwowej barierowej.

Claims (7)

1. Koloidalna barwna dyspersja zawierająca karboksyhemoglobinę i składniki wykorzystywane w procesach produkcji żywności, przeznaczona do stosowania w przemyśle żywnościowym, zwłaszcza do wytwarzania barwnych powłok oraz kształtowania stabilnej barwy mięsa i przetworów mięsnych, znamienna tym, że zawiera karboksyhemoglobinę w ilości od 0,1% do 15% wagowych, acyloglicerole pochodzenia naturalnego a zwłaszcza olej roślinny w ilości od 0,1% do 25% wagowych, hydrokoloidy polisacharydowe a zwłaszcza ksantan w ilości od 0,05% do 0,5% wagowych oraz chlorek lizozymu w ilości od 0,1% do 1% wagowych, przy czym pozostałość stanowi roztwór wodny.

2. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera surfaktanty stosowne w przetwórstwie żywności a zwłaszcza polioksyetyleno-20-sorbitan w ilości od 0,1% do 2% wagowych.

3. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera antyoksydanty wykorzystywane w produkcji żywności a zwłaszcza octan-dl-a-tokoferolu w ilości od

0,1% do 1% wagowych.

4. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera ekstrakty ziół lub przypraw stosowane w produkcji żywności a zwłaszcza ekstrakt rozmarynu w ilości

0,1% do 1% wagowych.

5. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera konserwanty chemiczne stosowane do żywności a zwłaszcza sorbinian potasu od 0,1% do 1,5% wagowych.

6. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera sole wykorzystywane w przetwórstwie żywności a zwłaszcza NaCl i NaNO2 w ilości odpowiednio 0,9% do 5% wagowych oraz od 0,01% do 0,1% wagowych.

7. Koloidalna barwna dyspersja według zastrz. 1, znamienna tym, że roztwór wodny zawiera kwasy wykorzystywane w przetwórstwie żywności a zwłaszcza kwas askorbinowy w ilości 0,1% do 1,0% wagowych.