12. Копчення димом

Умови отримання диму. Процес копчення м’ясопродуктів складається із етапів отримання диму і власне копчення. При отриманні диму потрібно пам’ятати, що на першій стадії термічного розкладання деревини при нагріванні до 150…160°С відбувається переважно випаровування води. При підвищенні температури до 270…280°С починають виділятися газоподібні продукти розкладання СО₂ і СО і деякі леткі органічні сполуки (мурашина й оцтова кислота, ацетон і т.п.).

Кращий за складом і властивостям дим виходить при повільному без полум'я горінні (тлінні) деревини при слабкій подачі повітря при температурі 220…300 °С. При зниженні температури чи підвищеній вологості дров у димі збільшується кількість сажі, забарвлення продукту стає більш темним, нерівномірним, аромат і смак погіршуються. При використанні температур понад 350°С різко прискорюються процеси окислювання і виникає небезпека утворення канцерогенних речовин.

Якість і склад коптильного диму змінюються в залежності від умов спалювання: кількості повітря, що подається в зону горіння, швидкості відводу диму, температури, повноти згоряння, вологості, ботанічного виду застосовуваної деревини. Фактори, що впливають на якість і склад диму, наведені на рис. 40.

Рівномірність утворення диму залежить від розмірів обпилювань і стружки. При використанні дуже дрібних обпилювань спалювання відбувається менш рівномірно, ніж при використанні великих.

Дим, що утвориться при згорянні деревини з великими язиками полум'я, містить менше корисних для копчення компонентів і більш насичений вуглекислим газом. Крім того погіршуються і технологічні властивості його: з'являється неприємний присмак, що нагадує запах згару.

Рис. 40. Фактори, що впливають на якість і склад диму.

У залежності від вологості розрізняють сухі дрова (вміст вологи до 20%), напівсухі (вміст вологи від 21 до 33%) і сирі (вміст вологи більш 33%).

При використанні сухої деревини і малій подачі повітря в зоні горіння створюються умови розпаду деревини, близькі до умов сухої перегонки.

З підвищенням вологості деревини зменшується вміст конденсуємих фенолів і смолистих речовин і збільшується кількість сажі і золи в димі.

Дим, отриманий із сирої деревини, містить багато пар води, сажі, золи й інших незгорілих часточок: темний, важкий, грубодисперсний. Технологічні властивості такого диму низькі, а продукти, оброблені їм, мають темну, нерівномірно забарвлену поверхню. Крім того, у такому димі підвищений вміст кислот, особливо мурашиної і пропіонової, що володіють неприємними смаком і запахом, несприятливо відбивається на якості копчених продуктів.

Вибір деревини для одержання диму. Досвід показує, що найкращим для обробки м'ясних виробів є коптильний дим, отриманий з деревини листяних порід.

На практиці при копченні продуктів застосовують у вигляді дровин, тирси або стружки, тріски деревину таких листяних порід, як бук, дуб (особливо чорний), вільха, горіх, береза (без кори), клен, ясен, рідше каштан, верба, тополя, а іноді плодових — дику вишню, яблуню, апельсинові і лимонні дерева (табл. 27).

Таблиця 27

Вплив виду деревини на органолептичні характеристики м’ясопродуктів

Одним із кращих типів деревини, що створює прекрасний аромат і смак копчення м'ясопродуктам, є ялівець, причому може бути використана як деревина, так і ягоди рослини.

Гарний ефект дає додавання до дров при їхньому тлінні пекучої кропиви, вереску, листя шавлії, лавра, лушпайки цибулі, гілок розмарину і дрока.

Застосування різних порід дерева дозволяє одержати різноманітний колір, аромат і смак готових виробів.

Варто мати на увазі, що при використанні березової кори на поверхні утвориться сажа, при застосуванні ялини і сосни колір продукту стає темним з відкладеннями кіптяви, аромат і смак стають різкими з відтінком скипидару. Тому ці види дерев не рекомендують для одержання диму для більшості видів м'ясопродуктів.

Таким чином, у результаті різноманітних процесів, що протікають при копченні в продукті, готові вироби набувають характерну консистенцію, своєрідний колір, запах і смак, стійкість при зберіганні.

Хімічний склад диму. Дим – типовий аерозоль, що утворюється в результаті часткової конденсації газоподібних продуктів термічного розкладання різного деревного матеріалу. Як всякий аерозоль, дим складається з двох частин: краплинно-рідкої (дисперсної) фази і газу (дисперсійне середовище). При цьому до краплинно-рідкої фази, як правило, відносяться досить великі частки смоли і сажі, а також леткої золи. Для обробки рибних і м'ясних продуктів застосовують так званий «технологічний дим» - дим, що володіє визначеними фізичними, фізико-хімічними і хімічними характеристиками. Якість диму можна визначити шляхом оцінки якості готової продукції. Однак це непряма оцінка, тому що вплив на якість готової продукції чинять також хімічний склад сировини і технологічні режими (параметри) обробки.

Технологічні властивості диму залежать від його хімічного складу і насамперед від ступеня насичення ароматичними речовинами. Під час копчення численні компоненти диму попадають в оброблюваний продукт і забезпечують його консервацію, ароматизацію і потрібне забарвлення. Передбачається, що в цих процесах повинні брати участь лише 10% з 5000 компонентів, що зареєстровані у димі.

В даний час ідентифіковано більше 200 хімічних сполук диму, що беруть участь у процесі копчення. До них відносяться в основному коптильні компоненти фенольної групи, карбонільні з'єднання (альдегіди і кетони), кислоти, похідні фурана, лактонів, поліциклічних ароматичних вуглеводнів, спиртів і ефірів. Найбільше повно досліджена роль (у процесі додання продукту специфічних властивостей) трьох груп органічних речовин: фенолів, кислот і карбонільних з'єднань.

Фенольні з'єднання диму сприяють в основному формуванню аромату і смаку копченості в оброблюваного продукту.

Встановлено, що виразність аромату копченості на 66% зв'язана з присутністю в продукті фенолів, тоді як роль карбонільних з'єднань у цьому обмежується: 14 і 20% приходиться на всі інші коптильні компоненти.

Серед численних фенолів дослідники виділяють окремих представників цього класу, на їхню думку, що найбільше активно сприяють утворенню аромату і смаку копченості.

Вважається, що такими «активними компонентами» з фенольних з'єднань є гваякол, 4-метилгваякол і 2,6-диметоксилол (сирингол). Однак аромат композиції, складений тільки з цих трьох фенолів, що змішуються в тих же пропорціях, у яких вони виділені з конденсату диму, лише дуже віддалено нагадував димовий аромат вихідного конденсату.

У копченій рибі, обробленої димом чи коптильним препаратом, домінують метилгваякол, потім гваякол, фенол і крезоли. Постійна присутність гваякола в копчених виробах, на думку вчених, уможливлює використовувати його в якості «індексу копчення».

Проте, запах розчинів, приготовлених з фенолів, раніше ідентифікованих у конденсатах диму, відрізнявся від вихідних димових конденсатів за відтінками та інтенсивністю. Це дає підставу вважати, що для повного відтворення аромату необхідні крім фенолів інші хімічні сполуки, що сприяють якоюсь мірою формуванню запаху копченості.

Аромат копчення підсилюється і здобуває найбільш виразний характер при додаванні до фенольної композиції карбонільних з'єднань і інших хімічних речовин. Встановлено, наприклад, що активну участь в утворенні аромату копчення приймають такі органічні речовини, як фурани і лактони, а також створюють специфічний запах оксиметилциклопентанол і мальтол. Сполучення фенольних з'єднань обумовлює добре виражений аромат копчення без яких-небудь сторонніх відтінків. У випадку сполучення фенольної фракції з карбонільними з'єднаннями виникає чітко виражений аромат копчення з пряними відтінками.

Карбонільні з'єднання підсилюють почасти аромат копченості, але основна їхня роль у процесі копчення полягає в утворенні характерного забарвлення. Механізм кольороутворення представляється серією неферментних реакцій, подібних до реакцій Майара, з тією лише різницею, що продукти реакцій, дегідровані ефірні вуглеці, що виникають у процесі генерації диму, придатні для прямого контакту з аміногрупами білків продуктів.

Карбонільні з'єднання, що переважають у коптильному димі і вступають у взаємодію з білком, - це формальдегід, гліоксаль, фурфурол, ацетон, оксиацетон, диацетон, гліколевий альдегід і метилгліоксаль, причому два останніх характеризуються як такі, що активно беруть участь у реакції кольороутворення. Встановлено також, що гліоксаль і кротоновий альдегід при взаємодії з розчинами амінокислот сприяють виникненню інтенсивного фарбування, диоксиацетон і ацетоальдегід помірковано активні, а формальдегід і ацетон узагалі не приймають участі в даній реакції.

У димі за допомогою мас-спектрометра ідентифіковані кониферовий і санапалевий альдегіди. Дані хімічні речовини реагують з білком продукту, додаючи йому жовтогарячий відтінок, характерний для копчених виробів. Розвиток забарвлення продукту зв'язаний з ростом карбонільних груп, що вступають у взаємодію з білком продукту. Інтенсивність забарвлення залежить від ряду факторів, таких, як, наприклад, рН середовища, температура тощо. Забарвлення продукту підсилюється під дією світла і кисню, зі зміною рН середовища в лужну сторону, з підвищенням температури робочого середовища і тривалістю його впливу на досліджуваний об'єкт.

Реакція покоричневіння під дією карбонільних з'єднань супроводжується і небажаним ефектом – деградацією (руйнуванням) амінокислот білка. Відзначено зменшення кількості амінокислот, і зокрема лізину в білку продукту, викопченого чи димом обробленого коптильними препаратами.

Леткі кислоти, що присутні у димі і коптильних препаратах, грають в основному допоміжну роль, сприяючи в комплексі з фенолами і карбонільними з'єднаннями створенню у продукті, що обробляється визначених смакових властивостей.

Під дією копчення відбуваються істотні зміни у складі мікрофлори продукту. У сирокопченій ковбасі переважають кокові форми; в копченостях – коки і сарцини; у ковбасах, які підлягали тривалому дозріванню – молочнокислі бактерії.

У мікроорганізмах, які збереглися після копчення, резистентність до зовнішніх впливів не підвищується, і, як показали експерименти, при дії карбонової кислоти вони гинуть так само, як і мікроби, виділені з некопчених виробів.

Для вивчення хімізму і бактеріологічної оцінки копчення найбільш перспективні фенольні фракції і органічні кислоти коптильного диму.

Деякі фенольні фракції пригнічують ріст бактерій, у тому числі і умовно патогенну мікрофлору у різному ступені. Крім того з’ясувалось, що для кількісної характеристики бактерицидності дифузний метод не є достатньо задовільним, у зв‘язку з чим був застосований метод визначення фенольного коефіцієнту.

У якості тест-культур використовували музейні штами B.colli, Staphylococeus aureus, B.proteus та B.mesentericus. Фенольні коефіцієнти визначали для фенольних фракцій з температурами кипіння від 56 до 126°С при 4 мм.рт.ст.

З отриманих результатів видно, що фенольні фракції з різними температурами кипіння по бактерицидності у декілька разів перевищують карбонову кислоту (фенол) по відношенню до всіх тест-культур. Слід відмітити бактерицидні властивості висококиплячих фенольних фракцій, особливо ефективно подавляючи протей та золотистий стафілокок. Ці ж фракції активно діють на спороутворюючу мікрофлору типу B.mesentericus, а також на кишкову паличку.

Хімізм антисептичної дії кислот залежить, крім природи мікроорганізмів, що проявляють різну ступінь резистентності до кислот, у здатності до дисоціації, від природи аніону і суміщення цих факторів, а також, від активності до зниження поверхневого натягу.

Бактерицидна дія сумарних фракцій кислот диму підсилюється по мірі збільшення температури кипіння.

Бактерицидність спиртів пояснюють нарконизуючою дією, проникання у клітину, зневодненням і коагуляцією білку і т.д. Однак їх дія ефективно виявляється лише у значних концентраціях, наприклад, пропаном, бутаном і їх ізомери навіть при концентрації 6…7,4% не здійснюють бактерицидну дію на стафілокок протягом 15 хв. При підвищенні температури бактерицидна ефективність спиртів підсилюється, але в меншому ступені, ніж фенольних з‘єднань і кислот. На основі вказаних особливостей спиртових компонентів диму їх участі у бактерицидній дії копчення слід вважати незначним у порівнянні з іншими з‘єднаннями.

Карбонільні складові коптильного диму, за виключенням формальдегіду, як і спирти, мало приймають участь у бактерицидній дії копчення. Вони виявляють деяку бактерицидність при більших концентраціях, практично не виконуваних при копченні. Крім того, більшість карбонільних сполук мають тенденцію вступати у реакцію з‘єднання зі складовими частинами продукту, що зводить їх антибактеріальні властивості до нуля.

“Залишкова” дія копчення. Кількість мікроорганізмів після зупинення обробки продукту димом продовжує зменшуватися. При зберіганні оброблених димом виробів, наприклад сушці сирокопчених ковбас, наряду з процесами видалення з них вологи і збільшення концентрації солі відбувається зміна якісного складу мікрофлори.

Отримані дані дозволяють встановити різке зниження кількості мікроорганізмів у копчених ковбасних батонах порівняно з некопченими.

Загальна кількість мікроорганізмів знижується у визначній закономірності – кількість мікроорганізмів зменшується найбільш швидко у поверхневому шарі, через деякий час у середньому шарі і лише у проміжку між 20 і 30 діб сушки можна спостерігати значне зменшення кількості мікроорганізмів у центральному шарі ковбасних батонів.

У такій же послідовності і приблизно з тою ж швидкістю, як показується методом відбитків та хімічними визначеннями, проникають фенольні і кислотні компоненти диму від поверхневих шарів до центру батону. У контрольних батонах не виникло настільки разючих кількісних змін мікрофлори. Звідси виходить, що ані зменшенням вмісту вологи, ані відповідно концентрації солі, ймовірніше за все, не можна пояснити кількісні зміни мікрофлори сирокопчених ковбас, оскільки у протилежному випадку ці ж фактори повинні були сказатись у досліді з контрольними батонами.

Бактерицидний ефект копчення зв‘язаний перш за все з компонентами диму, а хімізм так званої «остаточної» дії копчення – з поступовим прониканням найбільш активних компонентів диму – фенолів і кислот.

Цей висновок підтверджується результатами інших досліджень. Наприклад, результати отримані вченими набувають іншого змісту, якщо їх розглядати, порівнюючи динаміку зміни мікроорганізмів з глибиною проникання компонентів диму у ковбасу. В даному випадку проби для мікробіологічних досліджень брали з центру батону. З урахуванням цього можна дати наступне пояснення стрибкоподібному розвитку мікрофлори у ковбасі.

Бактерицидна дія компонентів диму залежить від їх хімічної природи: кислоти найбільш ефективно пригнічують спороутворюючі види, феноли – банальну та умовно патогенну мікрофлору, нейтральні з’єднання і органічні основи володіють слабкими бактерицидним ефектом, а вуглеводи, навпаки стимулюють ріст мікрофлори.

Копчення здійснює селективну дію на різні мікроорганізми, у результаті чого у остаточній мікрофлорі копчених продуктів домінують молочнокислі бактерії, а також грампозитивні мікрококи.

Кольороутворення копчених продуктів. Колір напівкопчених, варено-копчених і особливо сирокопчених виробів у більшому ступені, ніж варених ковбас, залежить від кольороутворення поверхні в результаті впливу компонентів диму, хоча потемніння поверхневого шару продукту, який знаходиться під оболонкою, відповідним чином відбивається на візуальному сприйнятті кольору копченого продукту.

В процесі копчення забарвлення виробів формується завдяки осадженню на продукті забарвлених компонентів диму, а також хімічною взаємодією деяких речовин диму одна з одною, продуктом або киснем повітря. Ці речовини осаджуються на поверхні копчених м’ясопродуктів, абсорбуються при копченні продуктом та в результаті хімічних змін утворюють сполуки, що забарвлюють поверхню продукту. Проникаючи у більш глибокі шари продукту, частина цих речовин впливає на забарвлення продукту на розрізі.

Відтінок кольору, якого набуває виріб з м‘яса і риби при копченні, залежить від виду використання деревини для отримання коптильного диму.

Звичайний колір копчених виробів повинен бути золотисто-жовтим на поверхні жиру, світло-коричневим на поверхні шкури, темно-червоно-коричневим на поверхні м’язової тканини.

За звичаєм, вироби з більшим вмістом жиру мають кращий, більш насичений колір, ніж ті, що мають мало жиру. Підсилення блиску зв‘язано також з пептизуючою дією посолу.

Кольороутворення підсилюється при підвищенні ступеня підсушування поверхні продукту, концентрації і вологості коптильного диму.

Дослідники вважають, що ефект кольору поверхні копчених продуктів є результатом таких факторів як:

· взаємодія компонентів диму, які мають реакційно здатні карбонільні групи з компонентами продукту, які мають вільні NH₂-групи з утворенням меланоїдионів;

· полімеризація компонентів диму на поверхні продукту по типу реакції карамелізації;

· окислювальна полімеризація поліфенольних з‘єднань коптильного диму.
Стійкість забарвлення копчених виробів залежить від технології копчення, зокрема від ступеня насичення продукту леткими компонентами диму.

Інтенсивність забарвлення є показником прокопченості продукту, який легко виявити і залежить від наступних факторів: породи деревини, вологості поверхні продукту при копченні, реакції середовища, температури диму, товщини оболонки, фізико-хімічних властивостей фаршу копченого продукту, впливу світла, кисню. Посередництвом регулювання режимів і умов процесу копчення можна впливати на ступінь і характер забарвлення продукту. На забарвлення продукту впливають також концентрація та швидкість руху диму, тривалість копчення. Рівномірність забарвлення виробів залежить від напрямку потоку диму. Оптимальна швидкість руху 0,1…0,25 м/с у залежності від виду виробів.

Вплив коптильних речовин на смак і аромат м’ясопродуктів. Велику роль в органолептиці копчених м’ясопродуктів відіграє вид деревини, із якої отриманий дим, а також умови його отримання. В процесі копчення отримують специфічний аромат, властивий тільки даному продукту. У формуванні специфічного смаку копчених виробів приймають участь фенольні компоненти, органічні кислоти та нейтральні сполуки.

Аромат копчення обумовлений проникненням до продукту фенолів, ароматичних альдегідів (бензойний, ванілін) та кетонів, карбонільних сполук (диацетил, фурфурол), ефірів, органічних основ, ароматичних кислот. Найбільш сильними аромат утворюючими властивостями володіють феноли, зокрема анізол, гваякол, тимол, метигваякол, евгенол. Пряний аромат копчення обумовлений кислотами – мурашиною, оцтовою.

При копченні концентрація фенолів у жировій тканині виробів без шкури зазвичай у 1,5…2 рази вище, ніж у м’язовій тканині, що обумовлено високою розчинністю фенолів у жирі, а зі шкурою – на 35…40% нижче, оскільки шкура перешкоджає проникненню фенолів.

При тривалому зберіганні сирокопчені вироби в основному втрачають ароматичні властивості. Смак і аромат копчених продуктів визначаються також хімічними змінами складових компонентів продукту у зв’язку з розвитком ферментативних процесів, окисленням ліпідів. Формування аромату та смаку ковбасних виробів та виробів із свинини пов’язано з розвитком вторинних процесів у продукті. Отже, смак і аромат копчених продуктів залежать не тільки від компонентів диму, але і від їх взаємодії зі складовими частинами продукту. Відбувається реакція між функціональними групами білків та окремими компонентами диму. При копченні димом виробів із яловичини, свинини та баранини отримують продукти, які володіють різним смаком та ароматом копчення. Це обумовлено утворенням смаку та аромату не тільки в результаті накопичення коптильних речовин диму, але і речовин, які утворюються при їх взаємодії зі складовими частинами продукту. Це відбувається особливо у процесі гарячого копчення, при якому термічна денатурація білкових речовин м'яса сприяє підвищенню активності їх функціональних груп. У зв’язку з цим неможна ототожнювати смак і аромат копчених виробів з аналогічними характеристиками диму, оскільки склад диму та склад адсорбованих та дифундованих в продукт компонентів диму різні. Із загальної кількості фенолів диму тільки менше половини здатні проникати у продукт у помітних кількостях.

Альдегіди, які входять до складу диму, чинять дубильну дію на колаген та інші фібрилярні білки м'яса. При цьому відбувається задублювання поверхневого шару продукту або кишкової оболонки, що робить їх більш міцними, негігроскопічними та стійкими до дії ферментів.