mgr inż. Weronika Zduńczyk
dr inż. Katarzyna Tkacz
dr hab. inż. Monika Modzelewska-Kapituła, prof. UWM
Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Naukowe Koło Technologów Mięsa
Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Ocena jakości i bezpieczeństwa żywności odgrywa znaczącą rolę w przemyśle spożywczym. Konsumenci preferują żywność wysokiej jakości, bezpieczną, o korzystnym wpływie na zdrowie. Ponadto zwiększająca się wiedza na temat niekorzystnych skutków zdrowotnych wielu standardowych konserwantów (azotyny/azotany, benzoesan sodu itp.) oraz rosnąca świadomość konsumentów dotycząca trendu czystej etykiety zmuszają branżę spożywczą do poszukiwania nowych rozwiązań.
Wiele ostatnich badań naukowych wykazujących działanie przeciwdrobnoustrojowe olejków eterycznych (EO) wzbudziło znaczne zainteresowanie ich potencjalnym zastosowaniem w przemyśle spożywczym, w tym również mięsnym [8; 10]. Negatywny wpływ chemicznych dodatków syntetycznych na zdrowie człowieka skłonił naukowców do poszukiwania sposobów wykorzystania zasobów naturalnych. Roślinne olejki eteryczne pozyskiwane z roślin aromatycznych lub leczniczych są bezpiecznymi i przyjaznymi dla środowiska produktami naturalnymi o właściwościach antybakteryjnych i przeciwutleniających i mogą być stosowane jako konserwanty żywności w celu poprawy trwałości żywności. Jednak ze względu na wpływ czynników środowiskowych (takich jak pH, światło, powietrze itp.) roślinne olejki eteryczne łatwo odparowują lub rozkładają się podczas użytkowania, lub przechowywania, co skutkuje spadkiem ich aktywności biologicznej. Dlatego naukowcy poza dodatkiem ekstraktów roślinnych w czystej postaci, poszukują skutecznych sposobów ochrony tych składników m.in. poprzez mikrokapsułkowanie, nanoemulsyfikację, wytwarzanie nanowłókien polisacharydowych czy biodegradowalnych folii żelatynowych, chitozanowych oraz chitozanowo-żelatynowych z dodatkiem EO [4; 7; 12; 13].
Stosowanie roślinnych olejków eterycznych w konserwacji żywności nie jest nowością, ich potencjał został już wykorzystany między innymi poprzez stosowanie przypraw i innych części roślin do przyprawiania oraz konserwowania produktów spożywczych. Masowa produkcja i eksport żywności są nierozerwalnie związane z koniecznością przedłużenia okresu przydatności do spożycia. Producenci żywności decydując się na wykorzystanie ekstraktów roślinnych w celu konserwacji produktów mięsnych, powinni zwrócić szczególną uwagę na ich właściwy dobór ze względu na charakter substancji czynnych zawartych w EO. Dodatek olejków eterycznych zmienia nie tylko zapach i smak, ale może wpłynąć również na barwę, konsystencję, ogólną percepcję wzrokową, a także końcowe odczucia w ustach podczas konsumpcji.
Warto zauważyć, że aromat i związany z nim smak mają decydujący wpływ na akceptację produktów spożywczych przez konsumentów. Jednak typowe zapachy sygnalizujące zaawansowane procesy psucia się produktów spożywczych są również ważnym elementem świadczącym o bezpieczeństwie żywności. Bardziej szczegółowo, część zmiennych cech zapachowych żywności jest związana z naturalnymi procesami rozkładu tkanek, uwalnianiem enzymów wewnątrzkomórkowych oraz metabolizmem oksydacyjno-redukcyjnym białek i tłuszczów, natomiast inna część związana jest z psuciem wywołanym przez mikroorganizmy. Główne ograniczenia w stosowaniu EO są związane z ich silnym wpływem na cechy sensoryczne pakowanej żywności. Osimani i in. [7] wskazali, że stężenie EO powodujące działania hamujące namnażanie mikroorganizmów jest na tyle wysokie, że powoduje efekt maskowania procesów psucia, które mogą ostatecznie oszukać konsumenta i skłonić go do konsumpcji produktu o obniżonej jakości i bezpieczeństwie. Aby przezwyciężyć ten problem, ciekawym podejściem jest stosowanie niższych stężeń EO w połączeniu z innymi naturalnymi konserwantami oraz odpowiednimi metodami pakowania w celu ograniczenia rozwoju niepożądanej mikroflory bakteryjnej w produkcie [7; 8].
Stężenie i jakość związków biologicznie aktywnych w olejkach eterycznych zależą od kilku czynników, głównie od gatunku, warunków zbioru i miejsca, w którym rosną. Dodatkowo ważny jest wybór anatomicznej części rośliny, sposób suszenia oraz odpowiednie warunki ekstrakcji (rozpuszczalnik, temperatura, czas), które warunkują ilość związków aktywnych w gotowym olejku eterycznym [9]. Związki biologicznie czynne obecne w ekstraktach roślinnych m.in. kwasy fenolowe, flawonoidy, alkaloidy, saponiny, garbniki, karwakrol, terpeny i tymol zostały uznane za substancje o działaniu przeciwbakteryjnym. Ponadto niektóre kombinacje ziół wzmacniają swoje działanie w zwalczaniu patogenów np. w przypadku drobiu, synergizm wykazuje mieszanka oregano, cynamonu i goździków w stosunku do Pseudomonas species, Enterobacteriaceae i bakterii fermentacji mlekowej [2; 3]. Dlatego też po rozważeniu właściwości EO konieczne jest uwzględnienie mikroflory bakteryjnej (rodzaj, gatunek i szczep) oraz warunków przechowalniczych (skład atmosfery, pH, temperatura i aktywność wody) gotowych produktów mięsnych w celu osiągnięcia pożądanego efektu [9].
Dokonując przeglądu prac naukowych, można znaleźć wiele doniesień badających właściwości olejków eterycznych stosowanych w produktach mięsnych. Główną cechą łączącą większość prac jest chęć znalezienia odpowiedniego stężenia EO przedłużającego trwałość produktów mięsnych, jednocześnie nie pogarszając ich cech sensorycznych. Ponadto autorzy wskazują, że zastosowanie olejku eterycznego w produktach mięsnych nie tylko służy wydłużeniu okresu przydatności do spożycia, ale także chroni konsumentów przed toksycznym i rakotwórczym działaniem syntetycznych przeciwutleniaczy [11].
W tabeli 1 przedstawiono wykaz olejków eterycznych (EO) lub substancji czynnych (SC) stosowanych w produktach mięsnych wykazujących właściwości wydłużające trwałość. EO z rozmarynu, oregano, mięty, tymianku, goździka, bazylii i kopru włoskiego oraz ich aktywne składniki, a mianowicie tymol i karwakrol, były najczęściej stosowanymi związkami aromatycznymi w czystej postaci, nanokapsułkach lub w roztworze chitozanu. Warto zauważyć, że związki te wykazywały działanie wydłużające trwałość mikrobiologiczną i sensoryczną w marynowanym mięsie wołowym i drobiowym, a także w kiełbasach fermentowanych na sucho (salami) opóźniły proces utleniania lipidów podczas przechowywania w temperaturze 4°C bez zmiany cech sensorycznych w okresie przydatności do spożycia. Korzystne wydłużenie okresu trwałości osiągnięto w przypadku marynowanej wołowiny i kurczaka traktowanych 0,4% tymolem i karwakrolem (w/w stężenia EO ). Co więcej, stosowanie mieszanki olejków eterycznych z rozmarynu, oregano, mięty i tymianku podczas pakowania próżniowego wołowiny ograniczyło rozwój patogenów Clostridium perfringens i Clostridium sporogenes wydłużając okres przydatności do spożycia do 4 tygodni.
Podsumowanie
Zastosowanie ekstraktów roślinnych w technologii żywności ma charakter wielofunkcyjny, m.in. wykazują one działanie antyoksydacyjne i antybakteryjne, wpływają korzystnie na teksturę mięsa i produktów mięsnych, hamują oksydację lipidów, ograniczają przemiany mioglobiny [2]. Jednakże pomimo potencjału olejków eterycznych jako konserwantów żywności, ich stosowanie jest często ograniczone ze względu na ich aromaty, które mogą nadawać żywności niedopuszczalne właściwości organoleptyczne. Rzeczywiście, wysokie stężenie EO często wymagane do wywołania działania przeciwgrzybiczego jest ogólnie szkodliwe dla profilu sensorycznego lub nawet toksyczne. Badania w tym kierunku powinny jednakowo i starannie dobierać najbardziej odpowiedni EO, w zależności od parametrów jakości sensorycznej docelowego produktu mięsnego. Ważne jest również znalezienie równowagi pomiędzy dostępnymi metodami przedłużania trwałości mięsa. Ciekawym podejściem może być wykorzystanie ekstraktów roślinnych z innymi naturalnymi konserwantami oraz nowoczesnymi systemami pakowania żywności w celu zminimalizowania niepożądanych zmian zachodzących podczas przechowywania.
Literatura:
1. Bakhtiary F., Sayevand H., Khaneghah A., Haslberger A., Hosseini H., 2018, Antibacterial Efficacy of Essential Oils and Sodium Nitrite in Vacuum processed Beef Fillet, Applied Food Biotechnology, Vol. 5 (1), p. 1-10, https://doi.org/10.22037/afb.v5i1.17118
2. Falowo A., Fayemi P., Muchenje V., 2014, Natural antioxidants against lipid–protein oxidative deterioration in meat and meat products: A review, Food Research International, Vol. 64, p. 171-181, https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.06.022
3. Gantner M., Stokowska A., 2015, Nie tylko przyprawy przedłużają trwałość mięsa, Post. Tech. Przetw. Spoż, 1, 86-90.
4. Jamróz E., 2017, Charakterystyka folii otrzymywanych z biopolimerów z dodatkiem olejków eterycznych, Polimery, 62 (6), 428-433, https://doi.org/10.14314/polimery.2017.428
5. Karam L., Chehab R., Osaili T., Savvaidis I., 2020, Antimicrobial effect of thymol and carvacrol added to a vinegar-based marinade for controlling spoilage of marinated beef (Shawarma) stored in air or vacuum packaging, International Journal of Food Microbiology, Vol. 332 (2), https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108769
6. Karam L., Rousttom R., Abiad M., El-Obeid T., Savvaidis IN., 2019, Combined effects of thymol, carvacrol and packaging on the shelf-life of marinated chicken, International Journal of Food Microbiology, Vol, 291, p. 42-47, https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2018.11.008
7. Khezrian A., Shahbazi Y., 2018, Application of nanocompostie chitosan and carboxymethyl cellulose films containing natural preservative compounds in minced camel’s meat, International Journal of Biological Macromolecules, Vol. 106, p. 1146-1158, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.08.117
8. Osimani A., Garofalo C., Harasym J., Aquilanti L., 2022, Use of essential oils against foodborne spoilage yeasts: advantages and drawbacks, Current Opinion in Food Science, Vol. 45, https://doi.org/10.1016/j.cofs.2022.100821
9. Pateiro M., Munekata P., Sant’Ana A., Dominguez R., Rodriguez-Lazaro D., Lorenzo J., 2021, Application of essential oils as antimicrobial agents against spoilage and pathogenic microorganisms in meat products, International Journal of Food Microbiology, Vol. 337, https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108966
10. Sanchez P.D.C., Arogancia H.B.T., Boyles K.M., Pontillo A.J.B., Mohd Ali M., Emerging nondestructive techniques for the quality and safety evaluation of pork and beef: Recent advances, challenges, and future perspectives, Applied Food Research, vol. 2, https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100147.
11. Sharma H., Mendiratta SK., Agarwal RK., Gurunathan K., 2020, Bio-preservative effect of blends of essential oils: natural anti-oxidant and anti-microbial agents for the shelf life enhancement of emulsion based chicken sausages, Journal of Food Science and Technology, 57, p. 3040-3050, https://doi.org/10.1007/s13197-020-04337-1
12. Xia Y., Wang Y., Lou S., Wen M., Ni X., 2022, Fabrication and characterization of zein-encapsulated Litsea cubeba oil nanoparticles and its effect on the quality of fresh pork, Food Bioscience, Vol. 49, https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101834
13. Zheng K., Li W., Fu B., Fu M., Ren Q., Yang F., Qin C., 2018, Physical, antibacterial and antioxidant properties of chitosan films containing hardleaf oatchestnut starch and Litsea cubeba oil, International Journal of Biological Macromolecules, Vol. 118, p. 707-715, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.06.126