Agnieszka Starek

W ostatnim czasie problemy związane z zagospodarowywaniem odpadów stały się poważnym wyzwaniem cywilizacyjnym. Gwałtowny postęp przemysłowy i nieustanne innowacje produktów w istotny sposób przyczyniły się do skrócenia cyklu życia niektórych grup wyrobów, głównie tych szybkozbywalnych. Jednocześnie wysokie zatrudnienie oraz wzrost dochodów ludności umożliwiały nabywanie wytwarzanych dóbr, a w konsekwencji dodatkowy wzrost produkcji odpadów.

Szczególnie duża ilość odpadów poprodukcyjnych powstaje w czasie przetwarzania surowców w przemyśle spożywczym. Stanowi to poważny problem dla zakładów przetwórczych, ze względu na ich niestabilność/nietrwałość mikrobiologiczną. Dlatego też, odpady organiczne, powinno się wykorzystywać jako półprodukt do dalszego przerobu [Garcia-Garcia i in., 2019; Martin & Danielsson, 2016; Shin i in., 2010; Strotmann i in., 2017]. Przepisy i wytyczne Unii Europejskiej wymagają kompleksowego ich traktowania z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych, jak również uwarunkowań społecznych. Zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju polityka odpadowa powinna zmierzać również do tego, aby przetwarzanie odpadów w jak najmniejszym stopniu wpływało na środowisko przyrodnicze.
Pestki winorośli właściwej, stanowiące produkt uboczny produkcji soków i wina, są bogatym źródłem aktywnych biologicznie związków chemicznych. Ekstrakt z pestek winogron zawiera bowiem polifenole, w szczególności proantocyjanidyny, które charakteryzują się silnymi właściwościami antyutleniającymi. Posiadają one zdolność do ochrony komórki przed działaniem wolnych rodników (nawet ich redukcji), chelatowania jonów metali, a także zmniejszania ilości powstających w procesie utleniania pierwotnych i wtórnych produktów [Lau i King 2010; Mielnik i in. 2006; Wereńska, 2013]. Stąd też wielu naukowców postanowiło wykorzystać pestki winogron jako naturalny przeciwutleniacz. Libera i Stasiak [2015] ten cenny surowiec odpadowy dodali do surowo dojrzewającego mięsa. Podczas dwumiesięcznego chłodniczego przechowywania autorzy pracy stwierdzili, że dodatek ekstraktu z pestek winogron skutecznie hamował procesy hydrolizy tłuszczów zachodzące w surowo dojrzewającym baleronie (obniżając zawartość wolnych kwasów tłuszczowych o 33%). Ekstrakt z pestek winogron przeciwdziałał również niekorzystnym zmianom oksydacyjnym. Barwa produktu po przekrojeniu była bardziej czerwona w porównaniu z próbą kontrolną (baleronem bez dodatku), jak i baleronem z dodatkiem askorbinianu sodu. Nie stwierdzono wpływu użytych dodatków na wartość kwasowości czynnej baleronów. Niewielkie różnice zanotowano jedynie podczas dwumiesięcznego składowania baleronów, gdzie wartość pH zmalała o około 5%.
W badaniach innych autorów [Colindres i Brewer, 2011] najefektywniejszym sposobem zapobiegania zmianom oksydacyjnym w mielonej wołowinie okazał się również dodatek ekstraktu z pestek winogron (spośród ocenianych w pracy galusanu propylu, oleożywicy rozmarynu, BHA oraz wodnego ekstraktu oregano). Wysoki potencjał antyoksydacyjny ekstraktu z pestek winogron w produktach mięsnych wykorzystali także Kulkarni i in. [2011] dodając go do kiełbasy wołowej przechowywanej przez 4 miesiące w zamrażarce. Na podstawie wskaźnika TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Substances) stwierdzili, iż użycie ekstraktu pestek winogron (stężenie 100 oraz 300 ppm) skutkowało podobnym, a nawet wyższym efektem oksydacyjnym do porównania galusanu propylu (100 ppm). Barwa wyrobów wołowych była najbardziej stabilna w przypadku wyższego udziału w nich ekstraktu z pestek winogron (300 i 500 ppm). 
Dodatek ekstraktu z pestek winogron do surowego mięsa wołowego zapakowanego w warunkach zmodyfikowanej atmosfery i przechowywanego chłodniczo spowodował znaczne obniżenie wskaźnika TBARS w porównaniu z próbą kontrolną. Kolor ugotowanej wołowiny wzbogaconej ekstraktem był mniej jasny (L*), bardziej czerwony (a*) i mniej żółty (b*) niż próby mięsa z korą sosny czy oleożywicą rozmarynu. Co więcej, skutkował spowolnieniem procesów wzrostu mikroorganizmów. W porównaniu do kontroli dodatek ekstraktu z pestek winogron skutecznie zmniejszył liczbę Escherichia coli O157: H7 i Salmonella Typhimurium oraz opóźnił wzrost Listeria monocytogenes i Aeromonas hydrophila [Ahn i in., 2002; Ahn i in., 2007].
Jayaprakasha i in. [2001] stwierdzili, że polifenole zawarte w pestkach winogron mają pewną aktywność przeciwbakteryjną in vitro, a częściowa hydrofobowa natura tych związków jest odpowiedzialna za aktywność przeciwdrobnoustrojową (na przykład w stosunku do produktów pochodzenia zwierzęcego). Akumulacja i przyłączanie tych fenoli do bakteryjnej błony cytoplazmatycznej ostatecznie prowadzi do śmierci komórki [Lin i in., 2004].

Ekstrakt z pestek winogron miał również doskonałe właściwości przeciwutleniające i przeciwdrobnoustrojowe w przypadku plastrów baraniny zapakowanych próżniowo i przechowywanych w lodówce w 4OC. Produkt traktowany ekstraktem z pestek winogron miał znacznie niższe wartości wskaźnika TBARS w porównaniu z kontrolą. Dodanie do baraniny ekstraktu z pestek winogron znacznie zmniejszyło całkowitą liczbę mikroorganizmów i bakterii z grupy coli. Ocena sensoryczna wykazała, iż plastry mięsa charakteryzowały się pożądaną barwą, soczystością i ogólną smakowitością w skali 8-punktowej (gdzie 8 = skrajnie pożądane, 1 = skrajnie niepożądane) [Reddy i in., 2013].
Libera i in. [2018] zbadali wpływ trzech poziomów (0,1, 0,2 i 0,5%) 40% (v/v) ekstraktu etanolowego z nasion winogron na jakości szynki wieprzowej peklowanej na sucho. Ocenili barwę produktu mięsnego, wartość pH, aktywność wody i wskaźnik TBARS. Wyniki, jakie uzyskali wskazują, że dodatek ekstraktu był skutecznym inhibitorem hydrolizy lipidów, a przy stężeniu wynoszącym co najmniej 0,2% ograniczał procesy utleniające zachodzące w mięsie podczas dojrzewania. Niezależnie od stężenia ekstraktu, pH (zawierało się w przedziale od 5,42 do 5,76) i aktywność wody nie ulegały znaczącym zmianom. Prawdopodobnie wysokie stężenie kwasów organicznych przyspieszało dyfuzję wody podczas dojrzewania. Na przekroju barwa była bardziej czerwona w porównaniu
z innymi wariantami testowymi, a całkowita zmiana koloru produktu z ekstraktem z pestek podczas przechowywania była najmniejsza.
Produkty uboczne powstałe podczas produkcji wina pozwoliły na uzyskanie frankfurterek o wyższej wartości odżywczej. W tym przypadku mąka z pestek winogron dodana w siedmiu stężeniach (0, 0,5, 1, 2, 3, 4 i 5%) umożliwiła obniżenie poziomu utlenienia tych produktów. Wartości barw (L*, a* i b*) frankfurterów miały tendencję do zmniejszania się w stosunku do ilości mąki z pestek winogron (mogło to być związane z ciemniejszym kolorem mąki). Dodatek mąki z pestek winogron zwiększał zawartość białka w produktach z 11,84% do 13,26%. Wzrosła także całkowita zawartość błonnika (0,00-0,229%) i zdolność zatrzymywania wody przez parówki (0,44 – 0,016) [Özvural i Vural, 2011].
Kolejne badania naukowe wskazują, iż ekstrakt z pestek winogron może być skutecznym „zmiataczem” wolnych rodników i dodatkowo poprawiać właściwości fizykochemiczne pasztecików z piersi kurczaka. Brannan [2009] nie zaobserwował różnic pomiędzy próbą kontrolną a wyrobami wzbogaconymi ekstraktem w zakresie pH i aktywności wody. Różnice te, wystąpiły jedynie w sile wiązania, co mogło być związane ze sposobem przeprowadzenia obróbki wstępnej tego mięsa. Paszteciki wzbogacone ekstraktem z pestek posiadały mniej intensywny stęchły i zjełczały smak oraz zapach po ugotowaniu w porównaniu z pasztecikami kontrolnymi. Ich barwa była jednak znacznie ciemniejsza (L*), bardziej czerwona (a*) i mniej żółta (b*).
Garrido i in. [2011] do burgerów wieprzowych dodali ekstrakt z wytłoków z czerwonych winogron, który skutecznie hamował utlenianie lipidów podczas 3 i 6 dni przechowywania w 4 stopniach C. Wartości pH wahały się między 5,4 a 5,5 i nie stwierdzono istotnych różnic pomiędzy burgerem z wytłokiem pozbawionym dodatku (próba kontrolna). W tym przypadku burgery po 6 dniach chłodniczego przechowywania charakteryzowały się niestety wysoką ogólną liczbą mikroorganizmów i nie nadawały się do spożycia. Wynikało to najprawdopodobniej ze zbyt niskiej dawki ekstraktu i być może z braku systemu pakowania.
Duża ilość odpadów powstaje również podczas tłoczenia na zimno olejów. Ciekawym w ostatnim czasie produktem spożywczym, a także kosmetykiem jest olej z awokado. W skład tego oleju wchodzą: kwas oleinowy, kwas linolowy, kwas palmitynowy, kwas stearynowy, kwas linolenowy, lecytyna, sole mineralne, fitosterole, witaminy (A, B, D, E, H, K, PP), a także kwasy tłuszczowe (omega 3 i omega 9). Aby przygotować ten gruszkokształtny owoc do przerobu należy pozbawić go pestki i skóry, czyli obierek (egzokarp), które są uważane za odpad. Jednak jak się okazuje, mogą być one doskonałą alternatywą dla innych sztucznych czy naturalnych przeciwutleniaczy.
W zagranicznych doniesieniach naukowych można znaleźć informacje, iż te pozostałości z owocu charakteryzują się wysoką zdolnością do neutralizacji wolnych rodników tlenowych. Jak donoszą Soong i in. [2004] oraz Wang i in. [2010] właśnie pestka zawiera o wiele więcej polifenoli, wykazujących intensywne działanie antyoksydacyjne, niż sam miąższ. Według skali ORAC, określającej zdolność pochłaniania wolnych rodników przez przeciwutleniacze, ta część owocu ma wysoki potencjał antyoksydacyjny wynoszący dla odmiany Hass 428,8 µmolTE/g. Dla porównania dla tej samej ilości miąższu wskaźnik ten wynosił tylko 11,6 µmolTE/g. Ekstrakty z awokado, dzięki zawartości polifenoli są już stosowane w pielęgnacji kosmetycznej [Saunois
i in., 2018], jak i do opóźnienia utleniania oleju słonecznikowego [Segovia i in., 2018]. Dodatkowo badania przeprowadzone w Katedrze Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie dowodzą, że suszone obierki, jak i pestki awokado zawierają w swoim składzie istotną ilość makro i mikroelementów. Co więcej, wiele analiz potwierdza [Dabas i in., 2019; Lara-Marquez i in., 2018; Alkhalf i in., 2018; Vo i in., 2019], iż pestka z awokado ma właściwości cytotoksyczne między innymi w stosunku do komórek raka sutka, płuc, okrężnicy i prostaty. Myślę, że w przyszłości obierki i pestki z tego owocu mogą znaleźć zastosowanie w celu przedłużania przydatności do spożycia mięsa i być może stworzenia produktów o walorach prozdrowotnych.
Rotta i in. [2016] przygotowali herbatę z suszonej skórki awokado. Analizując jej skład, wykazali, iż taki napój posiada dobrą aktywność przeciwutleniającą, która wynika z dużej zawartości związków fenolowych, flawonoidowych obecnych w tej części owocu. Badania mikrobiologiczne dowiodły, iż odpowiednie przygotowanie (wysuszenie) skórek, zapakowanie i późniejsze przechowywanie pozwala uzyskać produkt końcowy o długim okresie trwałości. Przeważająca ilość osób uczestniczących
w analizie sensorycznej zdecydowałaby się na zakup takiego wyrobu, jeśli pojawiłby się na rynku.
Problemy związane z zagospodarowywaniem odpadów nie stanowiły tak poważnych i szerokich wyzwań jak obecnie. Racjonalna gospodarka wyczerpującymi się zasobami wymaga traktowania odpadów jako cennych surowców, które można ponownie wykorzystać, przetworzyć lub w ostateczności odzyskać z nich energię. Możliwość zagospodarowania odpadów poprzez lepszą efektywność wykorzystania ich zasobów i przestawienie się na bardziej zrównoważone wzorce produkcji i spożycia to na pewno plany na przyszłość dla nas wszystkich. Ekstrakty roślinne pozyskiwane z odpadów powinny być uważane za wyjątkowo cenne. Liczne badania wskazują, iż hamują one oksydację lipidów i rozkład barwników mięsa, co powoduje opóźnienie występowania niekorzystnych zmian przechowalniczych tj. nieprzyjemnego zapachu i utraty charakterystycznej barwy. Niezbędne są dalsze badania, które umożliwią wyznaczenie najkorzystniejszej zastępującej przeciwutleniacze sztuczne dawki, w określonych wyrobach mięsnych. Chociaż ekstrakty roślinne są uważane za bezpieczne, wskazane są również dalsze badania w celu określenia granic toksykologicznych. Myślę, że na podstawie przytoczonych wyników analiz związki polifenoli obecne w nasionach winogron czy obierkach i pestce awokado można stosować w technologii nowych produktów pochodzenia zwierzęcego jako źródła naturalnych przeciwutleniaczy. Stąd też, przyszłe prace i działania powinny koncentrować się na strategiach maksymalizacji antyoksydacyjnego działania tych cennych odpadów w wielu innych produktach spożywczych, które w niedalekiej przyszłości ujrzymy na sklepowych półkach. Większość konsumentów jest skłonna zaakceptować zmiany, jeśli zostanie poinformowana o ekologicznym sposobie utrwalenia mięsa, tym bardziej w sposób zrównoważony.

Literatura

  • Ahn, J., Grün, I. U., & Fernando, L. N. (2002). Antioxidant properties of natural plant extracts containing polyphenolic compounds in cooked ground beef. Journal of food science, 67(4), 1364-1369.
  • Ahn, J., Grün, I. U., & Mustapha, A. (2007). Effects of plant extracts on microbial growth, color change, and lipid oxidation in cooked beef. Food microbiology, 24(1), 7-14.
  • Alkhalf, M. I., Alansari, W. S., Ibrahim, E. A., & ELhalwagy, M. E. (2018). Anti-oxidant, anti-inflammatory and anti-cancer activities of avocado (Persea americana) fruit and seed extract. Journal of King Saud University-Science.
    Colindres, P., & Susan Brewer, M. (2011). Oxidative stability of cooked, frozen, reheated beef patties: effect of antioxidants. Journal of the Science of Food and Agriculture, 91(5), 963-968.
  • Dabas, D., Elias, R. J., Ziegler, G. R., & Lambert, J. D. (2019). In Vitro Antioxidant and Cancer Inhibitory Activity of
    a Colored Avocado Seed Extract. International journal of food science, 2019.
  • Flores, M., Saravia, C., Vergara, C. E., Avila, F., Valdés, H., & Ortiz-Viedma, J. (2019). Avocado Oil: Characteristics, Properties, and Applications. Molecules, 24(11), 2172.
  • Gantner, M., & Stokowska, A. (2015). Nie tylko przyprawy przedłużają trwałość mięsa. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego.
  • Garrido, M. D., Auqui, M., Martí, N., & Linares, M. B. (2011). Effect of two different red grape pomace extracts obtained under different extraction systems on meat quality of pork burgers. LWT-Food Science and Technology, 44(10), 2238-2243.
    Jayaprakasha, G. K., Singh, R. P., & Sakariah, K. K. (2001). Antioxidant activity of grape seed (Vitis vinifera) extracts on peroxidation models in vitro. Food Chemistry, 73, 285–290.
  • Kulkarni, S., DeSantos, F. A., Kattamuri, S., Rossi, S. J., & Brewer, M. S. (2011). Effect of grape seed extract on oxidative, color and sensory stability of a pre-cooked, frozen, re-heated beef sausage model system. Meat science, 88(1), 139-144.
    Lara-Marquez, M., Spagnuolo, P. A., Salgado-Garciglia, R., Ochoa-Zarzosa, A., & Lopez-Meza, J. E. (2018). Cytotoxic Mechanism of Long-chain Lipids Extracted from Mexican Native Avocado Seed (Persea americana var. drymifolia) on Colon Cancer Cells. The FASEB Journal, 32(1_supplement), 804-32.
  • Lee, M. A., Choi, J. H., Choi, Y. S., Han, D. J., Kim, H. Y., Shim, S. Y., … & Kim, C. J. (2010). The antioxidative properties of mustard leaf (Brassica juncea) kimchi extracts on refrigerated raw ground pork meat against lipid oxidation. Meat Science, 84(3), 498-504.
    Libera, J., & Stasiak, D. M. (2015). Wpływ ekstraktu z pestek Vitis vinifera . na barwę i stabilność oksydacyjną dojrzewającego baleronu. kształtowanie jakości żywności, 161.
  • Lin, Y. T., Labbe, R. G., & Shetty, K. (2004). Inhibition of Listeria monocytogenes in fish and meat systems by use of oregano and canberry phytochemical synergies. Applied and Environmental Microbiology, 70, 5672–5678.
  • Mielnik, M. B., Olsen, E., Vogt, G., Adeline, D., & Skrede, G. (2006). Grape seed extract as antioxidant in cooked, cold stored turkey meat. LWT-Food science and technology, 39(3), 191-198
  • Özvural, E. B., & Vural, H. (2011). Grape seed flour is a viable ingredient to improve the nutritional profile and reduce lipid oxidation of frankfurters. Meat science, 88(1), 179-183.
  • Rotta, E. M., de Morais, D. R., Biondo, P. B. F., dos Santos, V. J., Matsushita, M., & Visentainer, J. V. (2016). Use of avocado peel (Persea americana) in tea formulation: a functional product containing phenolic compounds with antioxidant activity. Acta Scientiarum. Technology, 38(1), 23-29.
  • Saunois, A., Baudouin, C., Leclere-Bienfait, S., Garnier, S., & Msika, P. (2018). U.S. Patent Application No. 16/117,511.
    Segovia, F., Hidalgo, G., Villasante, J., Ramis, X., & Almajano, M. (2018). Avocado seed: A comparative study of antioxidant content and capacity in protecting oil models from oxidation. Molecules, 23(10), 2421
  • Soong, Y. Y., & Barlow, P. J. (2004). Antioxidant activity and phenolic content of selected fruit seeds. Food chemistry, 88(3), 411-417.
    Vo, T. S., & Le, P. U. (2019). Free radical scavenging and anti-proliferative activities of avocado (Persea americana Mill.) seed extract. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 9(3), 91.
  • Wang, W., Bostic, T. R., & Gu, L. (2010). Antioxidant capacities, procyanidins and pigments in avocados of different strains and cultivars. Food chemistry, 122(4), 1193-1198.
  • Wereńska, M. (2013). Naturalne antyutleniacze stosowane do mięsa. Nauki Inżynierskie i Technologie, (1 (8)).