Dr inż. Magdalena Kuchlewska

W artykule przedstawiono możliwości użycia wybranych naturalnych przeciwutleniaczy w przetwórstwie mięsa. Ich stosowanie, w zależności od warunków technologicznych, jest wskazane w celu ochrony składników odżywczych surowca mięsnego oraz ograniczania dodatku przeciwutleniaczy syntetycznych.

Mięso i jego przetwory są bardzo podatne na zmiany przechowalnicze – następuje w nich rozwój niepożądanej mikroflory, a także zmiany oksydacyjne tłuszczy oraz białek. Reakcje utleniania, bardzo złożone i mogące przebiegać według różnych mechanizmów, są powodem niekorzystnych zmian cech sensorycznych mięsa i wyrobów mięsnych (barwa, smak, zapach, tekstura). Przyczyniają się również do zmniejszenia ich wartości odżywczej, a nawet zepsucia [19]. Niekorzystne zmiany oksydacyjne zachodzą najszybciej w filetach ryb, drobiu, wieprzowinie, w dalszej kolejności w wołowinie i baraninie. Wykazano, że na dynamikę utleniania frakcji lipidowej i białkowej znaczący wpływ mają: rasa zwierząt, rodzaj mięśnia oraz koncentracja jonów metali np. miedzi, manganu i żelaza (będących katalizatorami reakcji utleniania) [4].
W celu przedłużenia trwałości mięsa i produktów mięsnych poprzez ograniczenie zachodzących w nich zmian oksydacyjnych należy ograniczyć kontakt mięsa z tlenem, a także zastosować przeciwutleniacze i synergenty – naturalne lub sztuczne. W przemyśle spożywczym powszechnie stosowane są syntetyczne związki przeciwutleniające jak np. mono-tert-butylohydroksyanizol (BHA – E320), di-tert-butylohydroksytoluen (BHT – E321), trzeciorzędowy butylohydroksychinon (TBHQ – E319), galusan propylu (E310), oktylu (E311), dodecylu (E312) [4, 22]. Liczne doniesienia o niekorzystnym działaniu sztucznych przeciwutleniaczy powodują jednak, że są one źle postrzegane przez lekarzy, dietetyków oraz konsumentów. Wykazano, że ich stosowanie w ilościach przekraczających dopuszczalne dawki może wywołać wiele konsekwencji negatywnych dla zdrowia: BHA może przyczyniać się do wywoływania alergii, zaburzenia pracy wątroby oraz zwiększenia poziomu cholesterolu we krwi, galusany oraz BHT mogą utrudniać wchłanianie żelaza i przyczyniać się do wywoływania alergii, natomiast BHT może dodatkowo wywoływać zapalenie skóry, zmęczenie, agresywne zachowanie, astmę, przyczyniać się do wzrostu stężenia cholesterolu we krwi i działać rakotwórczo [22]. Antyoksydanty pochodzenia naturalnego nie budzą niepokoju i są bardziej akceptowane, ponieważ kojarzą się z pozytywnym oddziaływaniem na organizm człowieka [8, 19, 20]. Stosowanie syntetycznych przeciwutleniaczy podyktowane jest przede wszystkim ich stabilnością oraz większą odpornością na działanie światła w porównaniu z przeciwutleniaczami naturalnymi. Stanowią one obecnie nieodłączny element dodatków do żywności używanych w przetwórstwie spożywczym. Ponieważ jednak ich stosowanie wiąże się z ryzykiem szkodliwego działania na zdrowie człowieka, przemysł mięsny we współpracy z jednostkami badawczymi stoi przed wyzwaniem poszukiwania m.in. niedrogich i skutecznych naturalnych przeciwutleniaczy, które nie będą miały negatywnego wpływu na cechy organoleptyczne produktu [1, 4, 22].

Naturalne źródła antyoksydantów

Świat roślin jest szczególnie bogaty w antyoksydanty naturalne – właściwości przeciwutleniające mają owoce, warzywa, zboża, nasiona oleiste, zioła i przyprawy oraz herbaty. Do najczęściej stosowanych w przetwórstwie mięsnym źródeł przeciwutleniaczy zalicza się zioła i przyprawy (rozmaryn, oregano, majeranek, szałwię, podbiał, goździki, kminek, bazylię, czosnek, paprykę, pieprz czarny, gorczycę, kurkumę, cynamon) dodawane do mięsa w formie suszonej, świeżej lub ekstraktów wodnych i alkoholowych, a także ekstrakty m.in. z nasion zbóż, pestek i skórek owoców oraz herbat [16, 18, 22].
Zastosowanie ekstraktów roślinnych w technologii żywności ma charakter wielofunkcyjny – wykazują one nie tylko działanie antyoksydacyjne, ale również antybakteryjne oraz wpływają korzystnie na teksturę mięsa i produktów mięsnych [3]. Dodatkowo efekt przeciwutleniający związków wyizolowanych z roślin może mieć przełożenie na zdrowie konsumenta. Łączną pojemność antyoksydacyjną ekstraktów ziół, owoców i warzyw odzwierciedla głównie stężenie kwasu askorbinowego, karotenoidów i flawonoidów [4].
Antyoksydanty pochodzenia roślinnego mogą być dodatkiem zarówno do pasz dla zwierząt, jak i składnikiem mieszanek do marynowania mięs lub farszu mięsnego. Znajdują również zastosowanie w powlekaniu surowca oraz w opakowaniach aktywnych do produktów żywnościowych – m.in. wykazano, że aktywne opakowanie zawierające 1,5% olejku oregano przedłuża dwukrotnie okres przechowywania wołowiny [4, 12].
W celu zapewnienia czystości mikrobiologicznej mięsa, obecnie w przemyśle mięsnym coraz rzadziej stosowane są suszone i rozdrobnione części roślin. Przyprawy pierwszej generacji są zastępowane przyprawami standaryzowanymi, ekstraktami wyizolowanymi z ziół i olejkami eterycznymi. Stężenie substancji biologicznie czynnych w ekstraktach przypraw (nazywanych oleożywicami lub oleorezynami) jest ok. 30 razy wyższe niż w przyprawach pierwszej generacji. Dodatkowo ekstrakty roślinne są często poddawane zabiegowi dezodoryzacji, dzięki
czemu ich właściwości sensoryczne nie dominują nad właściwościami użytego gatunku mięsa [1].
Zioła są najbogatszym źródłem związków fenolowych, stanowiących alternatywę dla sztucznych przeciwutleniaczy. Wielokrotnie wykazano już, że skuteczność dodatku rozmarynu jest równoważna ze sztucznymi związkami przeciwutleniającymi (jak BHA i BHT), a szałwia, oregano i tymianek posiadają kolejno niższy potencjał antyoksydacyjny. Na podstawie wieloletnich badań na różnych rodzajach mięsa, ekstrakt rozmarynu został dopuszczony na mocy Dyrektywy 95/2/WE jako nowy dodatek do żywności z kodem E 392, a głównym kryterium wymagań dla tego ekstraktu jest zawartość w nim związków przeciwutleniających: kwasów fenolowych, flawonoidów, triterpenów i diterpenoidów [4].
Wykazano, że spośród roślin niebędących typowymi przyprawami, skuteczne w przeciwdziałaniu niekorzystnym zmianom przechowalniczym mięsa są m in. ekstrakty zielonej herbaty, kawy, kory sosny, łusek orzechów, kwiatów peoni oraz hibiskusa, kłączy lotosu, skórek i pestek winogron oraz cytrusów. W mniejszym stopniu poznane są właściwości antyoksydacyjne dzikiej róży, żurawiny, granatu i owoców mącznicy lekarskiej [4, 7].

Zielona herbata (Camellina sinensis L.)

Zielona herbata dzięki wysokiej zawartości katechin (epikatechiny – EC, epigallokatechiny – EGC, galusanu epikatechiny – ECG oraz galusanu epigallokatechiny – EGCG) wykazuje działanie antyoksydacyjne, co może znaleźć zastosowanie w branży mięsnej [5, 13, 20]. Wymienione katechiny wykazują silniejsze właściwości antyutleniające niż uznane za silne przeciwutleniacze BHT, BHA, mannitol, tokoferole czy kwas askorbinowy. Ekstrakty z zielonej herbaty są stosunkowo tanie i dzięki temu mają dużą szansę na powszechne wykorzystanie [4, 22].
Wiele badań wykazało, że dodatek ekstraktu z liści herbaty do mięsa wpływa na hamowanie powstawania wolnych rodników, chelatowanie jonów metali ciężkich (będących katalizatorami reakcji wolnorodnikowych), wychwytywanie wolnych rodników i wiązanie nadtlenków, a także obniżenie potencjału oksydacyjno-redukcyjnego i przez to utrzymanie lepszej stabilności barwy surowca i wyrobów gotowych podczas przechowywania chłodniczego i zamrażalniczego [22].
Dodatek proszku z zielonej herbaty może być skutecznym sposobem przedłużenia trwałości wyrobów podrobowych. Badania Wereńskiej-Sudnik i in. [23] wykazały, że dodatek proszku z zielonej herbaty do wyrobu podrobowego przyczynił się do spowolnienia zmian lipidów podczas 14-dniowego chłodniczego przechowywania, o czym świadczyły wartości liczby nadtlenkowej, wskaźnika TBARS i liczby kwasowej. Dodatek proszku z zielonej herbaty wpłynął też istotnie na parametry barwy oraz wyniki oceny sensorycznej produktów – na koniec okresu przechowywania ocena ogólna wyrobu kontrolnego określona została jako niepożądana, a wyrobów z dodatkiem proszku z zielonej herbaty – jako tolerowana.
W innych pracach badawczych wykazano, że substancje bioaktywne zawarte w zielonej herbacie istotnie zmniejszają zawartość szkodliwych N-nitrozoamin. W badaniach nad wpływem dodatku ekstraktów roślinnych (500 mg/kg mięsa) i kwasu askorbinowego w połączeniu z optymalnym poziomem azotynu sodu (0,015%) w suchej kiełbasie wieprzowej wykazano m.in., że po 4 tygodniach chłodniczego przechowywania suszonej kiełbasy z dodatkiem azotanu (III) sodu zawartość kancerogennych N-nitrozoamin wzrosła aż do 7,98. ± 1,42 μg/kg ś. m. Natomiast w próbach z zastosowaniem zielonej herbaty zaobserwowano zdecydowanie mniejszy wzrost szkodliwych związków – na poziomie 5.76 ± 1.96 μg/kg ś. m. Podobny, pozytywny efekt odnotowano w przypadku związków polifenolowych pochodzących z pestek winogron [4].

Pestki winogron (Vitis vinifera L.)

Głównymi substancjami biologicznie czynnymi w ekstrakcie z pestek winogron są proantocyjanidyny. Ekstrakt ten posiada 20 razy silniejsze właściwości antyoksydacyjne niż witamina E i około 50 razy wyższe niż kwas askorbinowy [7]. W badaniach dotyczących porównania efektu dodatku ekstraktu z pestek winogron do galusanu propylu na modelu kiełbasy wołowej po czasie jej 4-miesięcznego mroźniczego przechowywania wykazano, że zastosowanie ww. ekstraktu w stężeniu 100 oraz 300 ppm dawało podobny, a nawet wyższy efekt antyoksydacyjny w porównaniu z galusanem propylu (100 ppm). Wnioski te sformułowano na podstawie wskaźnika TBARS oraz cech sensorycznych. Dodatkowo wykazano, że barwa produktów wołowych była najbardziej stabilna w przypadku wyższego udziału w nich ekstraktu pestek winogron (300 i 500 ppm) [11].
Znaczne obniżenie wskaźnika TBARS w porównaniu z próbą kontrolną wykazano także w wielu badaniach z dodatkiem ekstraktu z pestek winogron do surowego mięsa wieprzowego, wołowego i z indyka przechowywanego chłodniczo w modyfikowanej atmosferze. Ponadto zaobserwowano, że dodatek ekstraktów z pestek winogron powodował spowolnienie procesów wzrostu mikroorganizmów, w tym Listeria monocytogenes i Aeromonas hydrophila [19, 22].
Doskonałe właściwości przeciwutleniające i przeciwdrobnoustrojowe ekstraktu z pestek winogron wykazano również w stosunku do plastrów baraniny zapakowanych próżniowo i przechowywanych w temp. 4° C. Wyroby wzbogacone o ten ekstrakt cechowały się nie tylko znacznie niższymi wartościami wskaźnika TBARS w porównaniu z próbą kontrolną, ale ten naturalny dodatek znacznie zmniejszył również całkowitą liczbę mikroorganizmów i bakterii z grupy coli [17].

Dzika róża (Rosa canina L.)

Owoce dzikiej róży są powszechnie znane jako bogate źródło kwasu askorbinowego (23,7 – 27,5 g/kg świeżej masy). Badania fitochemiczne owocowych ekstraktów dzikiej róży wykazały wysoką zawartość wielu substancji bioaktywnych, m.in. kwasów fenolowych, proantocyjanidyn, garbników, flawonoidów i karotenoidów [4]. W badaniu dotyczącym oceny potencjału Rosa canina jako dodatku funkcjonalnego w produkcji parówek wieprzowych bez askorbinianu i azotynu sodu pod względem tekstury i barwy oraz stabilności oksydacyjnej lipidów i białek wykazano, że chociaż dodatek do farszu parówkowego roztworu ekstraktu uzyskanego z 5 g oraz 30 g owoców dzikiej róży na kg surowca nie był na tyle skuteczny jak tradycyjnie stosowny azotan (III) w ilości 0,1 g na kg i askorbinian sodu w ilości 0,5 g na kg, ograniczał on jednak peroksydację lipidów i białek, o czym świadczyła mniejsza ilość lotnych (głównie heksanal) i nielotnych związków wskazujących na ich rozkład, a dodatkowo nadawał różowoczerwoną barwę produktowi w porównaniu do próby kontrolnej [21].

Czarna porzeczka (Ribes nigrum L.)

Owoce czarnej porzeczki są wartościowym źródłem substancji bioaktywnych, zwłaszcza związków fenolowych, w tym antocyjanów i innych flawonoidów. Dzięki dużej zawartości przeciwutleniaczy ekstrakty z tych owoców mogą być pomocne nie tylko w leczeniu chorób o wolnorodnikowej etiologii, ale także stanowić cenny składnik wykorzystywany w przemyśle spożywczym, w tym w przetwórstwie mięsa [10]. Badania dotyczące wpływu dodatku ekstraktu z owoców czarnej porzeczki (5, 10 i 20 g/kg mięsa) na przeciwdziałanie zmianom oksydacyjnym podczas chłodniczego przechowywania mielonych kotletów
wieprzowych, w porównaniu z BHT (w ilości 0,2 g/kg mięsa) wykazały, że dodatek już najniższego poziomu ekstraktu czarnej porzeczki wykazywał zbliżone działanie antyoksydacyjne jak konwencjonalny przeciwutleniacz, a wyższe stężenia były zdecydowanie skuteczniejsze. Dodatkowo ekstrakt czarnej porzeczki efektywnie hamował zmiany oksydacyjne białek w całym okresie trwania eksperymentu (9 dni). Czynnikiem limitującym dla najwyższego użytego stężenia może być fakt, że antocyjany zawarte w ekstrakcie powodowały początkowe przebarwienie surowych kotletów. Po 3 dniach przechowywania niebieskie zabarwienie zmniejszało się jednak do poziomu akceptowalnego przez konsumentów [6].

Gryka (Fagopyrum esculentum)

W nasionach gryki występuje szereg związków o właściwościach antyoksydacyjnych i bakteriostatycznych: flawonoidy, kwasy fenolowe, skondensowane taniny, fitosterole, fagopiryny i tokoferole. W całych nasionach gryki wykryto 6 flawonoidów: rutynę, kwercetynę, orientynę, izoorientynę, witeksynę i izowiteksynę, natomiast ziarno obłuszczone zawiera tylko rutynę i izowiteksynę (w łusce występują wszystkie flawonoidy). Zastosowanie obróbki termicznej wpływa na zwiększenie zdolności przeciwutleniającej związków zawartych w nasionach gryki [2, 14, 15].  Badania dotyczące wpływu dodatku z przetworów nasion gryki na jakość pasztetów z mięsa mieszanego podczas ich przechowywania wykazały, że dodatek spreparowanych nasion gryki wpływa na ograniczenie procesów oksydacyjnych w pasztetach podczas przechowywania, o czym świadczy mniejsza wartość potencjału oksydoredukcyjnego i wskaźnika TBARS w porównaniu z próbą kontrolną i z próbą, w której zastosowano dodatek mąki gryczanej. Dodatek spreparowanych nasion gryki wpływa również na zwiększenie trwałości sensorycznej i mikrobiologicznej pasztetu m.in. poprzez zahamowanie wzrostu ogólnej liczby drobnoustrojów tlenowych, jak i całkowity brak wzrostu drożdży i pleśni, czego nie stwierdzono w innych pasztetach [15].

Miłorząb dwuklapowy (Ginko biloba L.)

Liście drzewa Ginkgo biloba L. charakteryzują się wysoką zawartością związków polifenolowych, przy czym żółte, jesienne liście wykazują silniejsze działanie antyoksydacyjne w produktach mięsnych niż liście zielone. Zdolności inhibicyjne sporządzonych z nich wodnych i etanolowych ekstraktów użytych w klopsikach wieprzowych (500 ppm), po 21 dniach przechowywania były wyższe niż zdolności inhibicyjne BHT, zastosowanego w maksymalnym, dopuszczalnym poziomie (200 ppm) [9]. Chcąc spełnić oczekiwania konsumentów, branża mięsna coraz częściej stara się eliminować stosowanie syntetycznych przeciwutleniaczy i tam, gdzie jest to możliwe, zastępować je antyoksydantami pochodzenia naturalnego. Na podstawie wyników licznych badań przeciwutleniacze naturalne, w przeciwieństwie do syntetycznych, uznawane są za w pełni bezpieczne. Ich niewątpliwą zaletą jest brak limitów prawnych związanych z ich spożywaniem, co jest wygodne zarówno z punktu widzenia firm z branży przetwórstwa mięsnego, jak i korzystne dla zdrowia konsumentów.

Literatura

1. Dudek-Makuch M., Knoska K., Chanaj-Kaczmarek J. 2019: Naturalne przedłużanie trwałości produktów spożywczych. Postępy Fitoterapii 3, 208-215.
2. Dziedzic K., Drożdżyńska A., Górecka D., Czaczyk K. 2009: Zawartość wybranych związków przeciwutleniających w gryce i produktach powstałych podczas jej przerobu. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 6, 81-90.
3. Falowo A.B., Fayemi P.O., Muechenje V. 2014: Natural antioxidants against lipid–protein oxidative deterioration in meat and meat products: a review. Food Research International 64, 171-181.
4. Gantner M., Stokowska A. 2015: Nie tylko przyprawy przedłużają trwałość mięsa. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 1, 86-90.
5. Jachacz L., Dolatowski Z. 2009: Wpływ naparu herbaty na stabilność produktów mięsnych podczas przechowywania. Roczniki Instytutu Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego 2, 66-75.
6. Jia N., Kong B., Liu Q., Diao X., Xia X. 2012: Antioxidant activity of black currant (Ribes nigrum L.) extract and its inhibitory effect on lipid and protein oxidation of pork patties during chilled storage. Meat Science 91, 533-539.
7. Karre L., Lopez K., Getty K.J. 2013: Natural antioxidants in meat and poultry products. Meat Science 94, 220-227.
8. Kmiecik D., Kobus J. 2015: Badanie postaw konsumentów wobec przeciwutleniaczy. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2, 308–317.
9. Kobus-Cisowska J., Flaczek E., Rudzińska M., Kmiecik D. 2014: Antioxidant properties of extracts from Ginkgo biloba leaves in meatballs. Meat Science 97, 174-180.
10. Krzepiło A., Prażak R., Skwarzyło-Bednarz B., Święciło A. 2018: Pąki, liście i nasiona porzeczki czarnej – źródło substancji bioaktywnych o prozdrowotnych właściwościach. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2, 24-33.
11. Kulkarni S., Desantom 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, 139–144.
12. Martyn A., Targoński Z. 2010: Antymikrobiologiczne opakowania żywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 5, 33-44.
13. Mika M., Borczak B.E., Wikiera A. 2008: Wpływ temperatury przygotowywania ekstraktów herbaty białej na skład flawon-3-oli i ich oddziaływanie na dostępność składników odżywczych z pasztetu mięsnego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 3, 123–131.
14. Olszak M., Dolatowski Z.J. 2009: Stabilność oksydacyjna mięsa z dodatkiem orzeszków gryki. Roczniki Instytutu Przemysłu Mięsnego i Tłuszczowego 1, 35-43.
15. Olszak M., Jałosińska M., Jaworska D., Dolatowski Z. 2012: Wpływ dodatku przetworów z nasion gryki na jakość pasztetów podczas przechowywania. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 1, 128-141.
16. Ostrowska J., Stankiewicz A., Skrzydlewska E. 2001: Antyoksydacyjne właściwości zielonej herbaty. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna 2, 131–140.
17. Reddy G.B., Sen A.R., Nair P.N., Reddy K.S., Reddy K.K., Kondaiah N. 2013: Effects of grape seed extract on the oxidative and microbial stability of restructured mutton slices. Meat Science 95, 288-294.
18. Salejda A.M., Krasnowska G., Tril U. 2011: Próba wykorzystania przeciwutleniających właściwości ekstraktu zielonej herbaty w produkcji modelowych przetworów mięsnych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 5, 107–118.
19. Starek A. 2020: Dodatki naturalne przedłużające trwałość mięsa i wędlin. Gospodarka Mięsna 11, 16-19.
20. Szajdek A., Borowska J. 2004: Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 4, 5–28.
21. Vossen E., Utrera M., De Smet S., Morcuende D., Estevez M. 2012: Dog rose (Rosa canina L.) as a functional ingredient in porcine frankfurters without added sodium ascorbate and sodium nitrite. Meat Science 92, 451-457.
22. Wereńska M. 2013: Naturalne antyutleniacze stosowane do mięsa. Nauki Inżynierskie i Technologie 8, 79-90.
23. Wereńska-Sudnik M., Chełmecka I., Wołoszyn J., Okruszek A., Haraf G., Orkusz A. 2016: Wpływ dodatku proszku z zielonej herbaty na jakość wyrobów podrobowych przechowywanych w warunkach chłodniczych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 5, 60-71.