Varastointimenetelmien vaikutus broilerifileen valumahävikkiin

Sini-Tuulia Mäkelä Varastointimenetelmien vaikutus broilerifileen valumahävikkiin Opinnäytetyö Kevät 2020 SeAMK Ruoka Insinööri (AMK), Bioja elintarviketekniikka 2 SEINÄJOEN AMMATTIKORKEAKOULU Opinnäytetyön tiivistelmä Koulutusyksikkö: SeAMK Ruoka Tutkinto-ohjelma: Bioja elintarviketekniikka Suuntautumisvaihtoehto: Lihaja valmisruokateknologia Tekijä: Sini-Tuulia Mäkelä Työn nimi: Varastointimenetelmien vaikutus broilerifileen valumahävikkiin Ohjaaja: Matti-Pekka Pasto Vuosi: 2020 Sivumäärä: 42 Liitteiden lukumäärä: 4 Työn tavoitteena oli selvittää valumahävikin nykytila ja löytää vähemmän hävikkiä tuottava varastointimenetelmä. Lisäksi pyrittiin löytämään muita tekijöitä, jotka vaikuttavat syntyvän hävikin määrään. Työ on toteutettu Atria Suomen, Nurmon siipikarjayksikössä. Teoriaosuudessa käydään läpi broilerin anatomiaa, lihaksen rakennetta ja toimintaa sekä kuinka teurastus vaikuttaa lihaan. Tärkeässä roolissa painumahävikin muodostumiseen ajan ja paineen lisäksi ovat vedenpidätyskyky ja pH. Työn avulla löydettiin selkeitä korrelaatioita muuttujien ja hävikin välillä. Atria hyödyntää työtä ja sen tuloksia tuotantonsa kehittämiseen. Työn tulokset on merkitty salaisiksi. Avainsanat: broileri, rintafilee, valumahävikki, varastointi 3 SEINÄJOKI UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Thesis abstract Faculty: School of Food and Agriculture Degree programme: Food Processing and Biotechnology Specialisation: Meat and Convenience Food Technology Author: Sini-Tuulia Mäkelä Title of thesis: Impact of Different Storage Methods on Drip Loss in Broiler Breast Fillet Supervisor(s): Matti-Pekka Pasto Year: 2020 Number of pages: 42 Number of appendices: 4 The aim of this thesis was to find out how different storage methods affect drip loss in broiler breast fillet. The research was performed in Nurmo at Atria poultry manufacturing plant. While the main point was to compare different storage methods, it was important to find other significant factors that affect the drip loss. The theory chapter consists of broiler anatomy, muscle structure and physiology and discusses how the slaughter affects the meat quality. The storage time and temperature as well as the water holding capacity and pH-value play a critical role in how the drip loss is formed. The study revealed positive correlation between different factors and the drip loss. Atria will use the results of the research in the future. The results of the research are confidential. Keywords: broiler, breast fillet, drip loss, storing 4 SISÄLTÖ Opinnäytetyön tiivistelmä ..................................................................... 2 Thesis abstract .................................................................................... 3 SISÄLTÖ ............................................................................................. 4 Kuva-, kuvioja taulukkoluettelo .......................................................... 5 Käytetyt termit ja lyhenteet .................................................................. 7 1 JOHDANTO .................................................................................... 8 2 BROILERINLIHAN VALUMAHÄVIKKIIN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ ...................................................................................................... 10 Broilerin lihan ominaisuudet ...................................................................... 10 Lihaksen rakenne ...................................................................................... 10 2.2.1 Lihaksen supistuminen.................................................................... 13 2.2.2 Rigor mortis ja lihan laatu ................................................................ 13 2.2.3 Vedenpidätyskyky ja pH .................................................................. 15 2.2.4 Lihan käsittely ja lämpötila varastoinnin aikana .............................. 17 3 KOKEELLINEN OSUUS ............................................................... 18 4 TULOKSET JA JOHTOPÄÄTÖKSET ............................................ 28 Otoskoot ja Studentin t-testi ...................................................................... 28 Ajan ja varastointimenetelmän vaikutus hävikkiin ..................................... 29 5 POHDINTAA ................................................................................. 37 LÄHTEET .......................................................................................... 40 LIITTEET ........................................................................................... 43 5 Kuva-, kuvioja taulukkoluettelo Kuva 1. Luulihaksen rakenne (Andrea Bonetto, ResearchGate 2019) .................. 11 Kuva 2. Sarkomeeri (Wikipedia: Muscle contraction 2020) ................................... 12 Kuva 3. poistettu liikesalaisuuden vuoksi. ............................................................. 19 Kuva 4. Allasvaunu ............................................................................................... 20 Kuva 5. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .......................................................... 20 Kuva 6. Testo 106 -lämpömittari ........................................................................... 21 Kuva 7. Testo 205 pHja -lämpömittari ................................................................. 21 Kuva 8. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .......................................................... 23 Kuva 9. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .......................................................... 24 Kuva 10. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. ........................................................ 25 Kuva 11. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. ........................................................ 26 Kuva 12. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. ........................................................ 35 Kuvio 1. pH:n vaikutus immobilisoidun veden määrään lihassa. (Mukaelma Barbut 2015, 17-4) ........................................................................................................... 16 Kuvio 2. Ajan ja varastointimenetelmän vaikutus hävikkiin. .................................. 30 Taulukko 1. Otoskoko (n) ...................................................................................... 29 Taulukko 2. Tuloksien keskiarvojen avulla lasketut p-arvot yksinkertaistetussa muodossaan. ........................................................................................................ 29 Taulukko 3. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .................................................... 31 6 Taulukko 4. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .................................................... 31 Taulukko 5. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .................................................... 31 Taulukko 6. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. .................................................... 32 7 Käytetyt termit ja lyhenteet Allasvaunu Teräksinen, renkailla varusteltu liikuteltava kuljetus ja varastointi yksikkö. Ammattislangissa käytetään yleensä nimitystä molla. Anatominen Tässä opinnäytetyössä viitataan anatominen-sanalla anatomiseen fileeseen. Anatominen filee Kokonainen broilerin rintafilee ilman luita tai nahkaa. Keskipala Broilerin fileestä leikattu ohutleike. Dipolimolekyyli Molekyylillä on sekä positiivisesti, että negatiivisesti varautuneet navat. Esimerkiksi vesimolekyylin vetyatomeilla on positiivinen varaus ja happiatomilla taas negatiivinen. (Science & Exploration: hakusana vesimolekyyli) Molla Ks. termi allasvaunu. Yksikkö Tässä työssä yksiköllä tarkoitetaan joko yhtä allasvaunua tai yhtä lihalaatikkoa. 8 1 JOHDANTO Atria Chick Oy:ssä on tiedossa lähitulevaisuudessa suuria kehitystarpeita, joilla pyritään tehostamaan ja uudistamaan koko siipikarjayksikön toimintatapaa. Tämä luo muun muassa tarpeen selvittää, paljonko hävikkiä syntyy broilerifileen nykyisen allasvaunuvarastoinnin aikana. Lisäksi nykyistä varastointimenetelmää verrattiin mahdolliseen uuteen tapaan varastoida lihaa. Kyseisessä opinnäytetyössä hävikki mitattiin lihasta irronneen nesteen massana, eli kuinka paljon säilytettävästä yksiköstä puristui lihasnestettä ulos 12, 24, 48 ja 72 tunnin aikana. Opinnäytetyö on tehty yhteistyössä Atria Chick Oy:n kanssa ja yritys tulee hyödyntämään opinnäytetyössä kerättyä varastointidataa tulevia kehittämiskohteita suunnitellessaan, perustellessaan ja laskiessaan. Hävikin nykytilasta pyrittiin saamaan luotettava kuva kvantitatiivisen tutkimusmenetelmän avulla. Työstä kerättiin runsaasti dataa koskien säilytysaikaa, säilytysyksikön massan vaikutusta, säilytettävää raaka-ainetta, lämpötilaa ja pH:ta. Laadullisia tutkimusmenetelmiä hyödynnettiin, kun pyrittiin selittämään teorian avulla muuttujien kuten lämpötilan ja pH:n vaikutusta hävikkiin. Toisin sanoen kirjallisia lähteitä hyödyntämällä tutkimukseen tuodaan laadullisia ominaisuuksia (Heikkillä 2014, 15). Esimerkiksi Puolanne (2013, 61) toteaa, että lihan ollessa nolla-asteista sen vedenpidätyskyky on parhaimmillaan. Vedenpidätyskykyä voidaan mitata monilla eli tavoilla ja yksi niistä on paineen eli ulkoisen voiman kohdistaminen lihaan (Barbut 2015, 17-7). Tässä työssä vedensidontakyky ja varastoinnin aikana tapahtuva puristuminen eli fysikaalisen voiman vaikutus ovat merkittävimpiä tekijöitä, koskien varastoinnin aikana syntyvää valumahävikkiä. Teoriaosuudessa läpikäydään siis broilerin lihan ja lihan teoriaa yleisesti. Lisäksi pyritään tarkemmin tuomaan esille mitä vedenpidätyskyky on ja mitkä kaikki asiat siihen vaikuttavat. Nämä luvut antavat ymmärrystä, kuinka moni asia vaikuttaa kokeellisten tutkimusten taustalla, ja kuinka vaikeaa muuttujien hallitseminen on. 9 tekstiä poistettu liikesalaisuuden vuoksi. 16 prosenttiyksikköä vapaata vettä. (Puolanne 2013, 35.) Veden eri muodoista ja niiden määristä lihassa on poikkeavuuksia lähteestä riippuen. López-Bote (2017, 107) ilmoittaa sitoutuneen veden määräksi 13 %, koko lihan sisällä olevan veden määrästä laskettuna. Hänen mukaansa sitoutunut vesi kestää hyvin kuumennusta ja pakastamista, koska se on kiinnittynyt tiukasti proteiineihin. Suurin osa lihassa olevasta vedestä, jopa 85 %, on kuitenkin immobilisoitunutta vettä. Immobilisoitunut vesi sijaitsee ohuiden ja paksujen filamenttien välissä, jonne se on pidättynyt kapillaarivoimien ansiosta. Lopullinen pH vaikuttaa immobilisoidun veden määrään lihassa. Sillä pH:n ollessa lähellä isoelektristä pistettä 5,5 (Kuvio 1) myofibrillien välinen tila on pienimmillään, eli vedelle on vähiten tilaa. (López-Bote 2017, 107.) Barbutin (2015, 17-5) mukaan Zayas (1996) taas ilmoittaa isoelektrisen pisteen olevan keskiarvoksi muunnettuna 5,1 koska myosiinin isoelektrinen piste on 5,4 ja aktiinin 4,7. Kuvio 1. pH:n vaikutus immobilisoidun veden määrään lihassa. (Mukaelma Barbut 2015, 17-4) Kuten edellisessä kappaleessa todettiin ja kuviosta 1 nähdään, pH-arvoa muuttamalla voidaan vaikuttaa vedenpidätyskykyyn. Huono vedenpidätyskyky isoelektrisessä pisteessä selittyy pääosin nettovarauksen, steerisen esteen ja ioninvaihdon avulla. (Aberle ym. 2001, Barbutin 2015, 17-4–5 mukaan.) Isoelektrisessä pisteessä 17 proteiinin nettovaraus on lähellä nollaa (Barbut 2015, 13-33). Vesi on dipolimolekyyli, jonka takia vedellä ja varautuneilla ryhmillä on keskenään sähköinen vetovoima (Matarneh ym. 2017, 175). Koska isoelektrisessä pisteessä nettovaraus on lähellä nollaa, ei vedellä ole tarpeeksi varauksia mihin kiinnittyä (Barbut 2015, 175). Lisäksi nettovarauksen aikana myofilamentit pakkautuvat lähemmäs toisiaan, sähkövarausten takia, mikä jättää vedelle vähemmän tilaa (Matarneh 2017, 176). 2.2.4 Lihan käsittely ja lämpötila varastoinnin aikana Lihan vedenpidätyskyky vaikuttaa siis lihasta irtoavaan valumahävikkiin eli valumaan. Ja vaikka pakattavaan tuotteeseen saataisiin lisättyä paljon nestettä tai neste saataisiin pidettyä mekaanisen liikkeen avulla lihassa, ei se välttämättä pysy tuotteen sisällä kuluttajalle asti. Tämä vaikuttaa taas laatuun ja mielikuvaan tuotteista. Warnerin (2017, 429) mukaan varsinkin lihojen leikkaaminen vaikuttaa hävikkiin, koska nesteen on helpompi valua leikatulta pinnalta eli rikkoutuneista solurakenteista. Hänen mukaansa myös lihan käsittelykerrat ja paineen vaihtelut aiheuttavat puristusta lihaan, mikä edesauttaa valumaa. Lihassyyn leikkaaminen pitkittäissuunnassa aiheuttaa myös vähemmän valumaa kuin sen leikkaaminen poikittaissuunnassa (McMillin 2008, Warner 2017, 429 mukaan). Vaihtuvat tai kohollaan olevat säilytyslämpötilat kasvattavat valumaa (Warner 2017, 429). Warnerin (2017, 429) mukaan Hertog-Meischke ym. (1998) osoitti, että valumahävikkiä syntyi enemmän, kun lihoja säilytettiin kolmessa asteessa verrattuna nollassa asteessa säilytettyihin lihoihin. Todettiin myös hävikin kasvavan, jos säilytyslämpötilaa nostettiin nollasta kymmeneen asteeseen ja nopeinta valumahävikin kasvu oli viiden ja kymmenen asteen välillä (O’Keeffe ja Hood 1981, Warner 2017, 429 mukaan). 18 3 KOKEELLINEN OSUUS tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 19 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. Kuva 3. poistettu liikesalaisuuden vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 20 Kuva 4. Allasvaunu Kuva 5. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 21 Kuva 6. Testo 106 -lämpömittari Kuva 7. Testo 205 pHja -lämpömittari tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 22 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 23 Kuva 8. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 24 Kuva 9. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 25 Kuva 10. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 32 Taulukko 6. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 33 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 34 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 35 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. Kuva 12. poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 36 37 5 POHDINTAA tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 38 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 39 tekstiä poistettu liikesalaisuuksien vuoksi. 40 LÄHTEET Aberle, E.D., Forrest, J.C., Gerrard, D.E. & Mills E.D. 2012. Principles of Meat Science. Kendall/Hunt Publ. Dubuque, IA. Barbut S. 1993. Colour measurements for evaluating the pale soft exudative (PSE) occurrence in turkey meat. Food Research International: vol 26, 39–43. Barbut, S. 2015. The Science of Poultry and Meat Processing. [Verkkojulkaisu]. Ontario: University of Guelph. [Viitattu 4.11.2019]. Saatavana: http://download.poultryandmeatprocessing.com/v01/SciPoultryAndMeatProcessing%20- %20Barbut%20-%20v01.pdf Bonetto, A. 2019. [Kuvio]. ResearchGate: 3 muscle organization. [Viitattu 4.5.2020]. Saatavana: https://www.researchgate.net/figure/Muscle-organization-The-muscles-are-attached-to-bones-at-each-end-by-tendons-Tendons_fig1_331309398) Dransfield E. 1994. Modelling post-mortem tenderization. V. Inactivation of calpains. Meat Science: vol 37, 391–409. Heikkilä, T. 2014. Tilastollinen tutkimus. 9. uud. p. Porvoo: Edita Publishing Oy Hertog-Meischke, M.J.A., Smulders, F.J.M. & Van Logtestijn, J.G. 1998. The effect of storage temperatureon drip loss from fresh beef. Journal of the Science of Food and Agriculture: vol 78, 522–526. Honikel K.O. & Kim C-J. 1986. Causes of the development of PSE Pork. Fleisch Wirtsch: vol 66, (3):349–53. López-Bote, C. 2017. Chemical and Biochemical Constitution of Muscle. Teoksessa: F. Toldrá (ed.) Lawrie’s Meat Science. Cambridge: Woodhead Publishing. 8th edition, 99–150. McMillin, K. W. 2008. Where is MAP Going? A review and future potential of modified atmosphere packaging for meat. [Verkkokirja]. Meat Science: vol 80, 43– 65. [Viitattu 16.5.2020]. Vaatii käyttöoikeuden. Microsoft Excel. T.test function. 2020. [Verkkosivu]. [Viitattu 19.5.2020]. Saatavana: https://support.office.com/en-us/article/t-test-function-d4e08ec3-c545485f-962e-276f7cbed055?ui=en-US&rs=en-US&ad=US Offer G. 1991. Modelling of the Formation of Pale, Soft and Exudative Meat: Effects of Chilling Regime and Rate and Extent of Glycolysis. Meat Science: vol 30, 157–84. 41 O’Keeffe, M. & Hood, D.E. 1981. Anoxic storage of fresh beef. 2: colour stability and weight loss. Meat Science: vol 5, 267–281. Papinaho, P.A. & Fletcher, D.L. 1995. Effects of stunning amperage on broiler breast muscle rigor development and meat quality. [Verkkojulkaisu]. Poultry Science: vol 74, 1527–1532. [Viitattu 16.5.2020]. Saatavana: https://www.sciencedirect.com/science/artcle/pii/S0032579119455259?via%3Dihub Puolanne, E. 2013. Liha ja lihavalmisteet: ETT121-kurssin luentomoniste. [Verkkojulkaisu]. Seinäjoen Ammattikorkeakoulun Moodle: Lihatuotteiden kehittäminen MKBieli17. [Viitattu 4.11.2020]. Vaatii käyttöoikeuden. Raj, A.B.M. 2003. A critical appraisal of electrical stunning in chickens. World’s Poultry Science Journal: vol 59, 89–98. Raj, A.B.M. 2006. Recent developments in stunning and slaughter of poultry. [Verkkojulkaisu]. United Kingdom: University of Bristol, School of Clinical Veterinary Science. Langford BS40 5DU. [Viitattu 17.5.2020]. Saatavana: https://www.researchgate.net/publication/259369864_Recent_developments_in_stunning_and_slaughter_of_poultry Rathgeber B.M., Boles J.A. & Shand P.J. 1999. Rapid Postmortem pH Decline and Delayed Chilling Reduce Quality of Turkey Breast Meat. Poultry Sci 78(3):477–84. Sulaiman, K., Matarneh, S. K., England, E. M., Scheffler, T. L. & Gerrard, D. E. 2017. The Conversion of Muscle to Meat. Teoksessa: F. Toldrá (ed.) Lawrie’s Meat Science. Cambridge: Woodhead Publishing. 8th edition, 159–182. Taanila, A. 27.4.2016. Akin menetelmäblogi: SPSS: Kahden riippuvan otoksen vertailu. [Blogikirjoitus]. [Viitattu 2.5.2020]. Saatavana: https://tilastoapu.wordpress.com/tag/parittainen-t-testi/ The European Space Agency. Science & Exploration: Pisara Vettä. [Verkkosivu]. [Viitattu 19.5.2020]. Saatavana: https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Lessons_online/Pisara_vettae Tuominen, S. 2010. Kahden erityyppisen tainnutuskaasun (CO2 ja N2) soveltuvuus kalkkunoiden tainnutukseen pienteurastamoissa lihan laadun näkökulmasta. [Verkkojulkaisu]. Helsinki: Helsingin yliopisto. Maatalous-metsätieteellinen, Elintarvikeja ympäristötieteiden laitos. EKT-sarja 1483. Maisterin tutkielma. [Viitattu 9.5.2020]. Saatavana: https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/18026/Tuominen_Satu_gradu_14_09.pdf?sequence=1&isAllowed=y Van Hoof J. 1979. Influence of anteand peri-mortem factors on biochemical and physical characteristics of turkey breast muscle. Vet Quarterly 1(1):29-36