Properties of intramuscular connective tissue in pork and poultry with reference to weakening of structure

The most common connective tissue research in meat science has been conducted on the properties of intramuscular connective tissue (IMCT) in connection with eating quality of meat. From the chemical and physical properties of meat, researchers have concluded that meat from animals younger than physiological maturity is the most tender. In pork and poultry, different challenges have been raised: the structure of cooked meat has weakened. In extreme cases raw porcine M. semimembranosus (SM) and in most turkey M. pectoralis superficialis (PS) can be peeled off in strips along the perimysium which surrounds the muscle fibre bundles (destructured meat), and when cooked, the slices disintegrate. Raw chicken meat is generally very soft and when cooked, it can even be mushy. The overall aim of this thesis was to study the thermal properties of IMCT in porcine SM in order to see if these properties were in association with destructured meat in pork and to characterise IMCT in poultry PS. First a 'baseline' study to characterise the thermal stability of IMCT in light coloured (SM and M. longissimus dorsi in pigs and PS in poultry) and dark coloured (M. infraspinatus in pigs and a combination of M. quadriceps femoris and M. iliotibialis lateralis in poultry) muscles was necessary. Thereafter, it was investigated whether the properties of muscle fibres differed in destructured and normal porcine muscles. Collagen content and also solubility of dark coloured muscles were higher than in light coloured muscles in pork and poultry. Collagen solubility was especially high in chicken muscles, approx. 30 %, in comparison to porcine and turkey muscles. However, collagen content and solubility were similar in destructured and normal porcine SM muscles. Thermal shrinkage of IMCT occurred at approximately 65 °C in pork and poultry. It occurred at lower temperature in light coloured muscles than in dark coloured muscles, although the difference was not always significant. The onset and peak temperatures of thermal shrinkage of IMCT were lower in destructured than in normal SM muscles, when the IMCT from SM muscles exhibiting ten lowest and ten highest ultimate pH values were investigated (onset: 59.4 °C vs. 60.7 °C, peak: 64.9 °C vs. 65.7 °C). As the destructured meat was paler than normal meat, the PSE (pale, soft, exudative) phenomenon could not be ruled out. The muscle fibre cross sectional area (CSA), the number of capillaries per muscle fibre CSA and per fibre and sarcomere length were similar in destructured and normal SM muscles. Drip loss was clearly higher in destructured than in normal SM muscles. In conclusion, collagen content and solubility and thermal shrinkage temperature vary between porcine and poultry muscles. One feature in the IMCT could not be directly associated with weakening of the meat structure. Poultry breast meat is very homogenous within the species.

Naudanlihan jalostusketjun hiilijalanjälki Suomessa

Kirjallisuustutkimuksen tavoitteena oli perehtyä kasvihuoneilmiön taustoihin ja kartoittaa aiempia tutkimuksia naudan- ja muiden lihatuotteiden kasvihuonekaasupäästöistä. Lisäksi kirjallisuustutkimuksessa perehdyttiin aiemmissa tutkimuksissa elintarvikkeiden hiilijalanjäljen laskemisessa sovellettuun elinkaarianalyysiin ISO 14040-standardin mukaisesti. Kokeellisen osion tavoitteena oli määrittää naudanlihan hiilijalanjälki Suomessa maatilan portilta kuluttajan ruokapöytään. Tavoitteena oli myös ymmärtää jalostusketjun päästöjen merkitys verrattuna koko naudanlihan tuotantoketjuun ja määrittää jalostusketjun vaiheiden merkitys ketjussa. Työn toiminnallisena yksikkönä toimi kilo naudanlihaa. Työ toteutettiin perehtymällä yksityiskohtaisesti yhteen naudanlihan jalostusketjuun Suomessa. Päästöt laskettiin todellisten yhteistyöyritykseltä saatujen prosessitietojen perusteella. Tiedot kerättiin tiedonkeruulomakkeella vierailemalla yhteistyöyrityksen kahdessa tuotantolaitoksessa ja täydentämällä tietoja haastatteluilla. Naudanlihan jalostusketjun päästöt olivat 1240 g CO2-ekv/lihakilo. Eniten päästöjä tuottivat jalostusvaihe (310 g CO2-ekv/lihakilo), teurastus (280 g CO2-ekv/lihakilo) ja lihatuotteiden kuljetus kuluttajalle (210 g CO2-ekv/lihakilo). Koko naudanlihan tuotantoketjusta jalostusketjun päästöt muodostivat alle 4 %, sillä syntymästä maatilan portille syntyviksi päästöiksi laskettiin kirjallisuuden perusteella yli 30 000 g CO2-ekv/lihakilo. Jatkossa naudanlihan hiilijalanjälkeä voitaisiin pääasiassa pienentää kehittämällä prosessia maatilan portille asti. Tämän työn tulokset olivat hyvin samansuuruiset verrattuna aiempaan tutkimukseen broilerin jalostusketjun päästöistä Suomessa (Katajajuuri ym. 2008). Tämä vastasi ennakko-odotuksia, sillä jalostusketjujen vaiheissa ei ollut merkittäviä eroja. Aiempia tutkimuksia naudanlihan jalostusketjun päästöistä ei ollut saatavilla.

Demi-glace-kastikepohjan valmistuksen optimointi ylipainekeittomenetelmälle

Tämän tutkimuksen kirjallisuusosan tavoitteena oli selvittää perinteisen kastikepohjan valmistukseen ja valmistuksen kokonaisvaltaiseen onnistumiseen vaikuttavia seikkoja. Lisäksi käsiteltiin kastikepohjan valmistukseen liittyviä ympäristö- ja energia-asioita, kuten eläinperäisten sivutuotteiden kierrätysmahdollisuuksia. Kokeellisessa osassa tutkimuksen keskeinen lähtökohta oli pyrkiä löytämään ratkaisu ylipainekeittomenetelmään liittyvään kastikepohjan liemiaineksen sameutumisongelmaan. Tutkimuksessa haluttiin löytää syyt sameuden muodostumiseen luiden painekeitossa (max. 1,5 bar). Näin pyrittiin selvittämään keinot sameuden syntymisen estämiseen tai tuotteesta poistamiseen. Ratkaisua etsittiin sekä keittoaika-paine-kombinaatiosta että proteolyyttisen entsyymivalmisteen käytöstä. Tavoitteena oli ulkonäöltään kirkas ja kuiva-ainepitoisuudeltaan mahdollisimman korkea naudanmakuinen demi-glace-kastikepohjaliemi. Liemiaineksista tarkasteltiin kuiva-aine-, kokonaisproteiini- ja sidekudosproteiinipitoisuuksia, pH-arvoja sekä sameutta, ja vertailtiin näitä tuloksia käytettyihin valmistusmenetelmiin ja -olosuhteisiin. Lisäksi otettiin selvää lämmöntalteenoton parantamis-mahdollisuuksista. Tutkimuksessa valmistetun kastikepohjaliemen kuiva-aine koostui pääasiassa proteiineista. Liemen valmistuksessa suuremmalla paineella päästiin hieman nopeammin samoihin kuiva-ainepitoisuuksiin kuin matalammalla paineella. Samoin tapahtui entsyymiä käytettäessä kuin käyttämättä jätettäessä. Tämän tutkimuksen perusteella korkeaa kuiva-ainepitoisuutta tavoiteltaessa kastikepohjaliemen valmistuksessa on valittava korkean sidekudosproteiinin tai sameuden väliltä. Ylipainekeitolla luista saatiin irti lähes pelkästään sidekudosproteiinia, koska luita kuumennettaessa vain kollageeni liukeni veteen muiden proteiinien saostuessa. Lämmöntalteenottojärjestelmien rakentaminen pieneen elintarviketeollisuusyritykseen voi olla kannattamatonta, koska investointikustannuksia ei välttämättä pystytä maksamaan takaisin. Energiatehokkuuden parantaminen pienessä elintarviketeollisuusyrityksessä on haastavaa, mutta kuitenkin mahdollista ammattilaisten tekemien tarkkojen laskelmien ja arviointien avulla.