dr inż. Agnieszka Starek
dr inż. Agata Blicharz-Kania

Najważniejszym celem producentów żywności jest zapewnienie bezpieczeństwa zdrowotnego wytworzonych produktów. Dlatego ciągle trwają poszukiwania nowych źródeł dodatków zapobiegających niekorzystnym zmianom właściwości funkcjonalnych i sensorycznych, zachodzących w produktach spożywczych wskutek szkodliwych procesów utleniania tłuszczów.

Pogarszanie się jakości żywności na skutek reakcji utleniania związków lipidowych stanowi poważny problem sektora mięsnego. Z badań Zouari i in. wynika, że najbardziej podatnym na utlenianie jest mięso zawierające znaczną ilość nienasyconych kwasów tłuszczowych, czyli: drobiowe, wieprzowe, wołowe i baranie.

Reakcje oksydacji lipidów są bardzo złożone, co wynika z dużej wrażliwości produktów utlenienia na rozkład i wchodzenie w reakcje z innymi składnikami mięsa oraz fotoutleniania zachodzącego równocześnie z autooksydacją. W wyniku utlenienia lipidów mięsa powstaje wiele związków, które są odpowiedzialne za tworzenie się zjełczałego, niepożądanego zapachu i smaku. Utlenianie lipidów ma także niekorzystny wpływ na jego barwę, teksturę, wartość odżywczą, a przede wszystkim bezpieczeństwo żywieniowe.

Dowiedziono, iż przy daleko posuniętym procesie jełczenia mogą powstawać substancje toksyczne. Egzogenne kwasy tłuszczowe (NNKT) są najbardziej narażone na utlenienie, wskutek czego tracą swoje właściwości biologiczne. Ponadto, tłuszcz utleniony może niszczyć wartościowe składniki pokarmowe zawarte w innych produktach żywnościowych, z którymi się styka np.: biotynę, ryboflawinę, kwas askorbinowy czy kwas pantotenowy. Wchodzi on również w interakcję z białkami, tworząc nierozpuszczalne polimery zmniejszające ich przyswajalność. Warto zaznaczyć, że zagrożenie dla zdrowia stanowią przede wszystkim wtórne produkty oksydacji (bardzo aktywne biologiczne), które przyczyniają się do powstawania uszkodzeń struktur wewnątrzkomórkowych oraz zmian zwyrodnieniowych, a w konsekwencji prowadzą do poważnych chorób, między innymi miażdżycy.

Niestety istnieje wiele czynników, które mogą wpływać na przebieg reakcji oksydacji lipidów w mięsie. Szybkość i kierunek ich utleniania zależy głównie od: składu chemicznego, zawartości wody, obecności naturalnych prooksydantów i antyoksydantów występujących w mięsie, procesów i operacji technologicznych oraz warunków przechowywania.

Procesy jełczenia oksydacyjnego w mięsie i produktach mięsnych mogą być jednak skutecznie kontrolowane i ograniczane wskutek zastosowania przeciwutleniaczy. Dotychczas stosowano na szeroką skalę substancje syntetyczne, takie jak: BHA (butylohydroksyanizol; E320), BHT (butylohydroksytoluen; E321), TBHQ (tert-butylohydrochinon; E319), galusan propylu (E310). Pomimo ich dużej skuteczności w przedłużaniu trwałości produktów ich stosowanie budzi dezaprobatę wielu lekarzy, dietetyków oraz konsumentów, głównie ze względu na doniesienia o szkodliwości ich działania na organizm człowieka.

Ostatnio jednym z obserwowanych trendów w przetwórstwie żywności jest zastępowanie syntetycznych przeciwutleniaczy naturalnymi inhibitorami utleniania. Zaliczyć do nich można:

  • owoce,
  • warzywa,
  • zboża,
  • zioła i przyprawy,
  • herbaty itp.

Badania przeprowadzone przez Tril i współ. wskazują, że owoce aronii czarnej zawierają wysoki poziom związków biologicznie aktywnych, charakteryzujących się silnymi właściwościami przeciwutleniającymi. Autorzy pracy wykazali, że dodatek soku z aronii do farszów mięsno-tłuszczowych zapobiegał zmianom o charakterze oksydacyjnym oraz miał istotny wpływ na wyróżniki jakościowe wyprodukowanych przetworów.

W badaniu Vosen i in. potwierdzono pozytywny wpływ ekstraktu z dzikiej róży na parametry wyrobów mięsnych. Dodatek do farszu parówkowego roztworu ekstraktu uzyskanego z 5 g oraz 30 g owoców dzikiej róży na kilogram surowca ograniczał peroksydację lipidów i białek, o czym świadczyła mniejsza ilość lotnych (głównie heksanal) i nielotnych związków wskazujących na ich rozkład. Nadawał on także różowoczerwoną barwę produktowi w porównaniu do próby kontrolnej pozbawionej tego naturalnego przeciwutleniacza.
Dodatek do mięsa ekstraktu czarnej porzeczki w ilości 5 g wykazywał zbliżone działanie antyoksydacyjne, jak tradycyjny przeciwutleniacz BHT, zaś wyższe stężenia (10 i 20 g na kilogram mięsa) były zdecydowanie skuteczniejsze.
W licznych badaniach potwierdzono, że naturalne związki o właściwościach przeciwutleniających zawarte w suszonych owocach (śliwkach, morelach, żurawinie) oraz w cebuli i czosnku przyczyniają się do: redukcji wolnych rodników, dezaktywacji enzymów utleniających, chelatowania jonów metali katalizujących reakcje rodnikowe oraz do zahamowania procesów utleniania lipidów i białek zachodzących podczas produkcji przetworów mięsnych.

Przeprowadzono również liczne badania przechowalnicze mięsa z użyciem żurawiny, granatu i owoców mącznicy lekarskiej, które potwierdziły ich przeciwutleniające działanie. W kilku badaniach ekstrakty skórek winogron oraz cytrusów wykazywały działanie antyoksydacyjne (głównie dzięki obecności witaminy C), antybakteryjne oraz wpływały korzystnie na teksturę mięsa i produktów mięsnych.
Surowcem zawierającym przeciwutleniacze są również ziarna zbóż, szczególnie owies i gryka. Naturalnym przeciwutleniaczem pozyskanym z ziarna owsa jest substancja stanowiąca kompleks kwasów: kofeinowego i ferulowego, połączonych łańcuchem hydroksykwasów tłuszczowych. Aktywność substancji zależy od poziomu kwasu kofeinowego i jest na poziomie aktywności syntetycznych przeciwutleniaczy (BHT). Zastąpienie części tłuszczu w wyrobie mięsnym owsem po obróbce hydrotermicznej (90°C przez 80 min.) zwiększyło stabilność oksydacyjną (zmniejszenie wartości potencjału oksydoredukcyjnego i wskaźnika TBA) wyrobu podczas dłuższego okresu przechowywania.
Natomiast proszek z orzeszków gryki dodany do mięsa przyczynił się do obniżenia potencjału oksydacyjno-redukcyjnego, za co odpowiedzialne były związki flawonoidowe oraz kwasy fenolowe, w tym rutyna, kwercetyna, witeksyna, izowiteksyna, orientyna, izoorientyna i katechiny.

Amarantus zastosowany w produkcji burgerów z kurczakiem poprawił ich właściwości podczas gotowania, a także stabilność lipidów w trakcie przechowywania. Co więcej, wpływ tego składnika na jakość sensoryczną burgerów z kurczaka nie był znaczący. Hamburgery z 2% dodatkiem amarantusa były bardziej akceptowalne dla grupy badawczej, niż hamburgery bez jego udziału – próba kontrolna.
Znanym źródłem związków inhibitujących zmiany oksydacyjne w mięsie są zioła, głównie rozmaryn, zawierający, między innymi: kwas karnozynowy i karnozol oraz rosmanol, kwas rozmarynowy, epirosmanol, rosmanal, izorozmanol oraz rosmandial. Ekstrakty rozmarynu nawet po sześciomiesięcznym zamrażalniczym składowaniu tkanki mięśni piersiowych indyków zachowały właściwości przeciwutleniające (zbliżone do BHA) wobec lipidów wyekstrahowanych z tej tkanki.

Duże znaczenie jako dodatek do mięsa mają również tymianek (tymol, karwakrol, kwas ferulowy, kwas galusowy, diterpeny fenolowe, luteolina), szałwia (karnozol, kwas karnozolowy, rozmanol, epirozmanol, karnozan metylu, luteolina, kwas karnozowy, luteolina, kwas rozmarynowy), oregano (karwakrol, tymol, kwas rozmarynowy) czy papryka (kapsantyna). Wymienione zioła i przyprawy wykazują właściwości antyutleniające oraz przyczyniają się do opóźniania procesów powstawania metmioglobiny, spowolnienia procesów utleniania białek, na które wpływ ma utlenianie lipidów oraz poprawy jakości zarówno surowca, jak i wyrobów gotowych, w których stanowią dodatek.
Sweetie i in. zaobserwowali również wysoką skuteczność liści mięty, jako naturalnego przeciwutleniacza do przetworzonego przez promieniowanie mięsa jagnięcego.

Kurkuma zawierająca w swoim składzie kurkuminę również wykazuje silne działanie przeciwutleniające. Dodatek 3,5% proszku z kurkumy miał znaczący pozytywny wpływ na status oksydacyjny hamburgerów królików przechowywanych w lodówce. Dodatek ten zmodyfikował kolor mięsa i charakteryzował się podobnymi właściwościami do kwasu askorbinowego, co jest szczególnie znaczące dla mięsa króliczego, bogatego w wielonienasycone kwasy tłuszczowe EPA i DHA.

W literaturze zagranicznej istnieją również doniesienia, iż ekstrakty metanolu z owoców sumaka (Rhus typhina L.) wykazują właściwości przeciwutleniające wobec lipidów. Autorzy prac przypuszczają, że za tą aktywność antyoksydacyjną mogą być odpowiedzialne hydrolizowalne taniny.

Natomiast katechiny występujące naturalnie w liściach herbaty (epikatechina, epigallokatechina, galusan epikatechiny, galusan epigallokatechiny) wykazują silniejsze właściwości antyutleniające. Badania Mitsumoto i in. wykazały, że dodatek katechin zielonej herbaty na poziomie 200 i 400 mg na kilogram kotletów z polędwicy wołowej oraz piersi drobiowej redukował utlenianie lipidów około dziesięciokrotnie w porównaniu do prób kontrolnych.

Liczne badania wykazują, że związki polifenolowe występujące w świecie roślin, w tym również w liściach morwy białej, charakteryzują się właściwościami chelatującymi, redukującymi i są udokumentowanym czynnikiem przeciwrodnikowym, dlatego mogą poszerzyć asortyment roślin zielarskich stosowanych w Polsce w celu zahamowania oksydacji tłuszczów.

W badaniach Kim i in. zostało potwierdzone, iż aralia wysoka przeciwdziałała niekorzystnym zmianom przechowalniczym kotletów wołowych (w stężeniu 0,1% i 0,5%), a jej zdolność przeciwutleniająca jest podobna do BHT.

Ekstrakt etanolowy z żółtych liści miłorzębu dwuklapowego wpłynął na stabilność oksydacyjną lipidów w pierogach mięsnych. Po 21 dniach przechowywania w warunkach chłodniczych stwierdzono niższy poziom wtórnych produktów utleniania lipidów, które utworzyły barwne kompleksy z kwasem 2-tiobarbiurowym, w porównaniu z próbą kontrolną. Dodatkowo, zdolności inhibicyjne sporządzonych z niego wodnych i etanolowych ekstraktów w klopsikach wieprzowych (500 ppm), po 21 dniach przechowywania były wyższe niż zdolności inhibicyjne BHT, użytego w maksymalnym, dopuszczalnym poziomie wynoszącym 200 ppm.

W popularnych ostatnio żywicach największą aktywność biologiczną wykazują kwasy bosweliowe, które zalicza się do triterpenów pentacyklicznych charakteryzujących się obecnością pięciu sześciowęglowych lub jednego pięcio- i czterech sześciowęglowych pierścieni. Po przebadaniu wybranych triterpenów metodami in vitro i in vivo na organizmach myszy i szczurów narażonych na działanie wolnych rodników stwierdzono, że niektóre z nich posiadają właściwości antyoksydacyjne. Dlatego żywice to kolejne substancje, które mogłyby służyć jako naturalne antyutleniacze do mięs.

Istnieje wiele czynników kształtujących tempo przebiegu procesów utleniania lipidów w mięsie – proces uboju, przetwarzanie i dłuższe przechowywanie mięsa to główne z nich. Produkty utleniania lipidów wpływają na jakość produktów żywnościowych, zmieniając ich cechy sensoryczne oraz obniżając wartość odżywczą. Szczególnie niebezpieczne są wtórne produkty oksydacji lipidów, które przyczyniają się do szeregu dysfunkcji oraz zmian patologicznych organizmu, takich jak: miażdżyca czy nowotwory.

Wykorzystanie przeciwutleniaczy może w znacznej mierze posłużyć do ograniczenia procesów jełczenia oksydacyjnego w mięsie i produktach mięsnych. Obecnie w świecie nauki zaobserwować można liczne badania związane z zastępowaniem sztucznych przeciwutleniaczy, związkami naturalnie występującymi w roślinach. Poszukiwanie źródeł naturalnych antyoksydantów, które dotąd nie zostały testowane na matrycach żywnościowych muszą być jednak poprzedzone badaniami ich składu i zdolności przeciwutleniających oraz antybakteryjnych in vitro, co w przyszłości pozwoliłoby wyłonić najlepiej rokujące gatunki, które mogłyby znaleźć zastosowanie komercyjne.

Literatura

  • Tril, U., Salejda, A. M., & Krasnowska, G. (2011). Próba zwiększenia stabilności oksydacyjnej modelowych przetworów mięsnych poprzez zastosowanie soku z aronii. Żywność Nauka Technologia Jakość, 18(6).
  • Zouari N., Elgharbi F., Fakhfakh N., Bacha A.B., Gargouri Y., Miled N., 2010. Effect of dietary vitamin E supplementation on lipid and color stability of chicken thigh meat. Afr. J. Biotechnol. 9, 2276–2283.
  • Ahmad S., Gokulakrishnan P., Giriprasad R., Yatoo M.: Fruit-based natural antioxidants in meat and meat products: A Review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2015, 55 (11), 1503-1513.
  • Nunez de Gonzalez M., Boleman R., Miller R., Keeton J., Rhee K.: Antioxidant properties of dried plum ingredients in raw and precooked pork sausage. J. Food Sci., 2008, 73 (5), H63-71.
  • Wereńska M.: Naturalne antyutleniacze stosowane do mięs. Nauki Inż. Techno., 2013,
  • 1 (8), 79-90.
  • Karre L., Lopez K., Getty K. J. K. 2013. Natural antioxidants in meat and poultry products. Meat Science, 94, 220-227.
  • Longato, E., Lucas-González, R., Peiretti, P. G., Meineri, G., Pérez-Alvarez, J. A., Viuda-Martos, M., & Fernández-López, J. (2017). The Effect of Natural Ingredients (Amaranth and Pumpkin Seeds) on the Quality Properties of Chicken Burgers. Food and Bioprocess Technology, 10(11), 2060-2068.
  • Mancini, S., Preziuso, G., Dal Bosco, A., Roscini, V., Szendrő, Z., Fratini, F., & Paci, G. (2015). Effect of turmeric powder (Curcuma longa L.) and ascorbic acid on physical characteristics and oxidative status of fresh and stored rabbit burgers. Meat science, 110, 93-100.
  • Mitsumoto M., O’Grady M. N., Kerry J. P.,Buckley D. J. 2005. Addition of tea catechins and vitamin C on sensory evaluation, colour and lipid stability during chilled storage in cooked or raw beef and chicken patties. Meat Science, 69, 4, 773-779.
  • Gantner, M., & Stokowska, A. (2015). Nie tylko przyprawy przedłużają trwałość mięsa. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego.
  • Szczepanik, G. (2007). Wplyw ekstraktow kopru, podbialu, rozmarynu, skrzypu, szalwii i tymianku na hamowanie utleniania lipidow wyekstrahowanych z tkanki miesniowej kurczat i indykow. Żywność Nauka Technologia Jakość, 14(4), 89-98.
  • Werenska, M. (2013). Naturalne antyutleniacze stosowane do mięsa. Nauki Inżynierskie i Technologie, (1 (8)).
  • Flaczyk, E., Kobus-Cisowska, J., & Jeszka, M. (2009). Wpływ dodatku ekstraktów z liści miłorzębu dwuklapowego na stabilność oksydacyjną lipidów farszu pierogów mięsnych przechowywanych w warunkach chłodniczych. Nauka Przyroda Technologie, 3(4), 117.
  • Al-Yasiry, A. R. M., Kiczorowska, B., Samolińska, W., & Kowalczuk-Vasilev, E. Growth performance, digestibility, haematology, biochemistry, and some humoral immunity blood parameters of broiler chickens fed different levels of Boswellia serrata resin. Animal Production Science.
  • Starek A., Sagan A., Kiczorowska B., Szmigielski M., Ślaska-Grzywna B., Andrejko D., Kozłowicz K., Blicharz-Kania A., Krajewska M. 2018. Effects of oleoresins on the chemical properties of cold-pressed rapeseed oil. Przemysł Chemiczny. 2018 T. 97 Nr 5 s. 771-773.
  • Dąbrowska, M., Zielińska, A., & Nowak, I. (2015). Produkty utleniania lipidów jako potencjalny problem zdrowotny oraz analityczny. Chemik, 69(2).
  • Kmiecik, D., & Kobus, J. (2005). Badanie postaw konsumentów wobec przeciwutleniaczy. Żywność: nauka-technologia-jakość, 12(2 (43), Supl.), 308-317.
  • Szajdek, A., & Borowska, J. (2004). Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność Nauka Technologia Jakość, 11(4 Spec.).
  • Fasseas, M. K., Mountzouris, K. C., Tarantilis, P. A., Polissiou, M., & Zervas, G. (2008). Antioxidant activity in meat treated with oregano and sage essential oils. Food Chemistry, 106(3), 1188-1194.
  • Kanatt, S. R., Chander, R., & Sharma, A. (2007). Antioxidant potential of mint (Mentha spicata L.) in radiation-processed lamb meat. Food Chemistry, 100(2), 451-458.
  • Hęś, M., & Korczak, J. (2007). Wpływ różnych czynników na szybkość utleniania się lipidów mięsa. Nauka Przyroda Technologie, 1(1), 3.