dr inż. Katarzyna Tkacz
dr hab. inż. Monika Modzelewska-Kapituła, prof. UWM
mgr inż. Weronika Zduńczyk
Katedra Technologii i Chemii Mięsa, Naukowe Koło Technologów Mięsa
Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Mięso i produkty mięsne to niezwykle ważne składniki odżywcze w diecie człowieka, szczególnie ze względu na wysoką zawartość białka pokarmowego i egzogennych aminokwasów oraz ze względu na zawartość ważnych dla zdrowia składników mineralnych: selenu, cynku, fosforu a przede wszystkim biodostępnych form żelaza oraz szeregu bioaktywnych składników w tym: kreatyny, tauryny, glutationu i sprzężonego kwasu linolowego (CLA) oraz witaminy B12 i niacyny (4, 7, 8).

Bogaty skład chemiczny mięsa, jak również wysoka zawartość białka i wody sprawia jednakże, że ​​jest ono surowcem łatwo psującym się i należy zwracać szczególną uwagę na warunki jego przetwarzania, a także dystrybucji i przechowywania (3, 5, 6). Jedną z najczęstszych przyczyn występowania niepożądanych zmian fizykochemicznych w trakcie wymienionych etapów jest utlenianie lipidów w mięsie. Proces utleniania jest związany z tworzeniem wodoronadtlenków, które sprzyjają nowym reakcjom rozkładu i generują niepożądane lotne związki, takie jak aldehydy, ketony, kwasy i alkohole odpowiedzialne za zmiany barwy, konsystencji a przede wszystkim za powstawanie specyficznego zjełczałego smaku i zapachu (5, 3). Złożony mechanizm, za pomocą którego zachodzi utlenianie, oprócz fosfolipidów błonowych, oddziałuje również na białka, prowadząc do utraty ich rozpuszczalnośc, a także zmniejszając ich biodostępność i strawność (6). Przedstawione rezultaty zachodzących reakcji utleniania mogłyby przełożyć się na niezadowolenie konsumentów, a w konsekwencji na straty ekonomiczne producentów.
Jedną z pierwszych praktyk, które zastosowano w celu przezwyciężenia tego problemu, było włączenie do łańcucha przetwarzania mięsa, syntetycznych przeciwutleniaczy takich: jak butylowany hydroksyanizol (BHA), butylowany hydroksytoluen (BHT) i tert-butylohydrochinon (TBHQ; 5, 6). Jednak szkodliwe skutki związane z syntetycznymi dodatkami, świadomość żywieniowa konsumentów i ich niechęć do stosowania antybiotyków i konserwantów, takich jak kwas benzoesowy, kwas sorbinowy, kwas mlekowy, kwas propionowy, kwas octowy i jego pochodne, parabeny czy nieorganiczne siarczyny, azotyny i azotany (2, 6, 9) skłoniły przemysł spożywczy do poszukiwania naturalnych alternatyw dla syntetycznych przeciwutleniaczy i rozważenia włączenia ich do cyklu produkcyjnego. Jako potencjalną alternatywę wskazuje się olejki eteryczne, które charakteryzują się nie tylko silnymi właściwościami przeciwutleniającymi, ale także mają udowodnione właściwości przeciwbakteryjne, odkażające, przeciwzapalne, a nawet przeciwwirusowe, dodatkowo pobudzają układ odpornościowy organizmu, poprawiając krążenie oraz działając przeciwbólowo (1-3, 5, 9). Ponadto podkreśla się, że chemiczne środki konserwujące nie są w stanie wyeliminować z produktów spożywczych bakterii patogennych, takich jak np.  Listeria monocytogenes, ani opóźnić rozwoju mikroorganizmów powodujących psucie się żywności, co może się udać przy zastosowaniu olejków eterycznych (9).
Olejki eteryczne (EO) są definiowane jakolotne wtórne metabolity syntetyzowane przez rośliny aromatyczne i lecznicze (z wielu rodzin okrytozalążkowych, np. Lamiaceae, Rutaceae, Myrtaceae, Zingiberaceae i Asteraceae), które nadają roślinie charakterystyczny zapach, smak lub obie te cechy (1-3, 5, 9). Generalnie, EO są produkowane przez ponad 17500 gatunków roślin, ale tylko około 300 z nich jest skomercjalizowanych (9). Są obecne w różnych częściach roślin – w liściach, łodygach, kwiatach i owocach, korze i korzeniach (1, 6, 9). Większość EO jest płynna w temperaturze pokojowej, ale niektóre mogą występować w stanie stałym, gazowym lub mieć postać żywicy. Ich barwa jest niezwykle zróżnicowana – od jasnożółtej do szmaragdowo-zielonej oraz od niebieskiej do ciemnobrązowej czerwieni (6). EO są słabo rozpuszczalne w wodzie, ale dobrze rozpuszczalne w alkoholu, rozpuszczalnikach organicznych i olejach stałych (2).
Chemicznie EO są bogatą mieszanką wielu bioaktywnych składników chemicznych, takich jak terpeny (kamfora, kamfen, karwakol, tymol, α-pinen, ρ-cymen, 1,8-cyneol, limonen, γ-terpinen i terpinen-4-ol); terpenoidy i fenylopropanoidy – które są związkami dominującymi. W przypadku fenylopropanoidów na uwagę zasługują kwasy fenolowe (kawowy, ρ-kumarowy, ferulowy, rozmarynowy i synapinowy) oraz flawonoidy (karnozol, eriodiktiol, kemferol i kwercetyna). Wszystkie te bioaktywne substancje odpowiadają za przeciwdrobnoustrojowe, przeciwgrzybicze, przeciwutleniające oraz przeciwwirusowe właściwości OE (1, 2, 6, 9). Należy podkreślić, że wiele EO charakteryzuje się właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi, ale nie wszystkie mają taką samą aktywność. Na podstawie publikowanych wyników badań (6) ustalono, że najbardziej aktywne i skuteczne są olejki eteryczne z oregano, goździka, kolendry i cynamonu. Następnie tymianek, który ma większą aktywność niż mięta, rozmaryn, kolendra i szałwia (6). Wyniki badań potwierdzają, że EO z melisy, bazylii, goździków, kolendry, imbiru, majeranku, oregano, rozmarynu i tymianku wykazują potencjał jako środki przeciwdrobnoustrojowe w odniesieniu do patogenów przenoszonych przez żywność, szczególnie przez mięso i produkty mięsne (6).
Zespół naukowców z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu szczegółowo opracował i przedstawił w swojej pracy, właściwości kilku najbardziej popularnych roślin wykorzystywanych do produkcji EO (lawenda, tymianek, mięta, kajeput Melaleuca Leucadendron Cajeput, cynamon, goździk, eukaliptus, szałwia, drzewo herbaciane), podając ich miejsce występowania, gatunki, skład chemiczny oraz właściwości przeciwdrobnoustrojowe (9). We wnioskach autorzy podkreślają, że EO stanowią bardzo ciekawą i korzystną alternatywę dla związków syntetycznych, szczególnie ze względu na oporność, którą w coraz większym stopniu wykazują mikroorganizmy patogenne oraz dodają, że warto kontynuować badania, skupiając się na specyfice działania OE na wybrane szczepy drobnoustrojów (9).
Do izolacji olejków eterycznych z roślin, można zastosować kilka technik, w tym metody konwencjonalne i innowacyjne. Tradycyjne metody destylacji olejków eterycznych to destylacja z parą wodną, hydrodestylacja, ekstrakcja rozpuszczalnikami organicznymi oraz wytłaczanie, fermentacja, suszenie, infuzja, maceracja i perkolacja (5, 6). Natomiast metody promowane obecnie i zaliczane do innowacyjnych to: hydrodestylacja wspomagana mikrofalami, ultradźwiękami, omowo oraz ekstrakcja w warunkach nadkrytycznych (5, 6). Dzięki tym nowoczesnym technikom uzyskuje się związki o wyższej jakości, ponieważ zastosowane w nich niższe temperatury i brak rozpuszczalników pozwalają zachować więcej substancji bioaktywnych (6). Należy dodać, że skład olejku eterycznego jest uzależniony od techniki ekstrakcji, ale w dużej mierze również od gatunku rośliny, warunków zbioru i miejsca, w którym prowadzi się uprawy (5, 6, 9). Szczegóły dotyczące metod ekstrakcji EO, mechanizmy działania olejków oraz możliwości ich zastosowania jako przeciwutleniaczy w mięsie i produktach mięsnych zostały przedstawione w przeglądowej pracy Pateiro i in. (6) pt.: ”Olejki eteryczne jako naturalne dodatki zapobiegające reakcjom utleniania w mięsie i produktach mięsnych”.
Obecnie większość EO jest klasyfikowana przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) jako „ogólnie uznawane za bezpieczne” (ang. generally recognized as safe) lub skrótem GRAS i dlatego jest dozwolona jako dodatki/konserwanty do żywności (2, 3). Niemniej jednak, mimo że EO uznawane są za bezpieczne, nie ma konkretnych przepisów regulujących ich stosowanie a te, które istnieją, nie pozwalają na standaryzację. W ten sposób FDA uznała EO z bazylii, cynamonu, goździków, oregano i tymianku za GRAS, podczas gdy przepisy europejskie zezwalają na stosowanie niektórych związków bioaktywnych takich jak karwakrol, karwon, aldehyd cynamonowy, cytral, eugenol, limonen, linalol, tymol, wanilina jako środki smakowe. W tej sytuacji wskazuje się na konieczność ujednolicenia stosowania EO i określenia maksymalnych dopuszczalnych limitów (2, 3, 6). W ustawodawstwie europejskim na liście dozwolonych do stosowania w żywności olejki z ziół nie figurują, natomiast znajduje się tam ekstrakt z rozmarynu (E392) dopuszczony do stosowania w m.in. w kiełbasach suszonych w ilości do 100 mg/kg, w mięsie suszonym i produktach mięsnych o zawartości tłuszczu powyżej 10% w ilości do 150 mg/kg oraz w przetworach mięsnych o zawartości tłuszczu poniżej 10% w ilości do 15 mg/kg (Rozporządzenia Komisji (UE) NR 1129/2011 oraz 723/2013).
Podsumowując, należy stwierdzić, że stosowanie EO jako środków przeciwutleniających i przeciwdrobnoustrojowych w celu zapobiegania reakcjom utleniania i przedłużenia trwałości mięsa i przetworów mięsnych jest obiecującą strategią unikania stosowania dodatków syntetycznych. Jednak aby uzyskać taki sam efekt, jak przy użyciu syntetycznych konserwantów, konieczne jest stosowanie znacznie wyższych dawek, co z kolei może prowadzić do szkodliwych skutków w produktach mięsnych. Wśród tych efektów wyróżnia się: negatywne zmiany właściwości organoleptycznych produktu ze względu na silne aromaty olejków, co z kolei może wpływać na akceptowalność produktu (5). Olejki eteryczne mogą również powodować reakcje alergiczne lub mogą wchodzić w interakcje ze składnikami mięsa, takimi jak tłuszcze, węglowodany, białka i sole, przez co może zmniejszać się ich aktywność przeciwutleniająca (6). Szczególne znaczenie ma zawartość tłuszczu i białka w mięsie, ze względu na ich wysoką zdolność wiązania lotnych związków EO i zmniejszenie przez to właściwości przeciwdrobnoustrojowych EO (6). W celu zmniejszenia tych negatywnych skutków i zwiększenia skuteczności EO proponuje się zastosowanie kilku rozwiązań. Pierwsza alternatywa to zastosowanie synergistycznego efektu z innymi olejkami eterycznymi lub ich bioaktywnymi składnikami. Innym ważnym kierunkiem jest rozwój nowych technologii i sposób ich wykorzystania w przemyśle spożywczym. Najbardziej obiecujące w przemyśle mięsnym to kapsułkowanie olejków eterycznych, stosowanie nanoemulsji lub włączanie EO do folii, lub powłok jadalnych (1, 6). Trzeba pamiętać, że przed zastosowaniem olejków eterycznych jako przeciwutleniaczy w mięsie i produktach mięsnych konieczne jest poznanie ich właściwości, ich specyficznego sposobu działania oraz ich wpływu na składniki matrycy mięsnej, bo chociaż EO są naturalnymi związkami stosowanymi od czasów starożytnych, ich stosowanie nie oznacza ich bezpieczeństwa. Wskazane są dalsze badania w celu określenia takich aspektów jak dawka, skuteczność, mechanizm działania i toksyczność w przypadku zastosowania do określonego produktu, oraz dalsze prace związane z oceną możliwości zastosowania olejków eterycznych w produkcji produktów mięsnych o wydłużonym okresie przydatności do spożycia.

Piśmiennictwo:

1. Al-Maqtari, Q.A., Rehman, A., Mahdi, A.A. et al. Application of essential oils as preservatives in food systems: challenges and future prospectives – a review. Phytochem Rev 21. 2022, 1209–1246. https://doi.org/10.1007/s11101-021-09776-y
1. Falleh, H., Ben Jemaa, M., Saada, M., Ksouri, R. Essential Oils: A Promising Eco-Friendly Food Preservative. Food Chem. 2020, 330, 127268. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127268
2. Fasseas, M.K., Mountzouris, K.C., Tarantilis, P.A., Polissou, M., Zervas, G. Antioxidant activity in meat treated with oregano and sage essential oils. Food Chem. 2007, 106, 1188–1194. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.07.060
3. Hawley, A.L., Liang, X., Borsheim, E., Wolfe, R. R., Salisbury, L., Hendy, E., Wu, H., Walker, S., Tacinelli, A.M,. Baum, J. I. The potential role of beef and nutrients found in beef on outcomes of wellbeing in healthy adults 50 years of age and older: A systematic review of randomized controlled trials, Meat Science, Volume 189, 2022, 108830, https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2022.108830.
4. Pateiro M., Barba F.J., Domínguez R., Sant’Ana A.S., Khaneghah A.M., Gavahian M., Gómez B., Lorenzo J.M. Essential oils as natural additives to prevent oxidation reactions in meat and meat products: a review. Food Res Int. 2018, 113:156–166 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.07.014
5. Pateiro M.,  Munekata, P.E.S.,  Sant’Ana, A.S.,  Domínguez, , Rodríguez-Lázaro, D.,  Lorenzo, J.M.  Application of essential oils as antimicrobial agents against spoilage and pathogenic microorganisms in meat products International Journal of Food Microbiology. 2021, 337,Article 108966, 10.1016/j.ijfoodmicro.2020.108966
6. Pushkarev N. Meat Production & Consumption (in Europe) and Public Health. An exploration. 2021, European Public Health Alliance (EPHA), https://epha.org/wp-content/uploads/2021/10/meat-production-consumption-in-europe-and-public-health-an-exploration-final.pdf
7. Warner, R.D. Review: Analysis of the process and drivers for cellular meat production, Animal, Volume 13, Issue 12. 2019, 3041-3058, https://doi.org/10.1017/S1751731119001897.
8. Wińska, K., Mączka, W., Łyczko, J., Grabarczyk, M., Czubaszek, A., Szumny, A. Essential Oils as Antimicrobial Agents—Myth
or Real Alternative? Molecules. 2019, 24(11), 2130. https: //doi.org/10.3390/molecules24112130