Zalety stosowania składników pochodzenia roślinnego w technologii mięsa

Mięso charakteryzuje się wysoką wartością odżywczą i stanowi ważny składnik dobrze zbilansowanej diety. Jako surowiec spożywczy jest źródłem wysokiej jakości białek, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, węglowodanów, witamin, minerałów i barwników. Jego skład sprawia również, że jest podatne na zepsucie zarówno pod kątem zmian mikrobiologicznych jak i fizykochemicznych. Procesy te prowadzą do powstawania niepożądanych smaków, zapachów i toksycznych związków, nie tylko bakteryjnych, ale również, takich jak reaktywne formy tlenu i azotu. Kumulacja wymienionych związków oraz dodatek syntetycznych substancji dodatkowych, stosowanych powszechnie w technologii mięsa, może indukować procesy kancerogenne lub mutagenne, stwarzając tym samym ryzyko dla zdrowia ludzi. Rosnące wymagania konsumentów zainteresowanych zdrowiem powodują, że przemysł spożywczy opracowuje coraz więcej produktów z tzw. „czystą etykietą”.

Zalet stasowania składników pochodzenia roślinnego w przemyśle spożywczym jest wiele i za tym trendem podąża również sektor technologii mięsnej, skupiając się przede wszystkim na efekcie biokonserwacji przetworów mięsnych. Technolodzy szukają i wprowadzają nowe strategie produkcji, eliminując tym samym dodatki substancji syntetycznych, czyli chemicznych konserwantów, soli peklujących, czy chemicznych przeciwutleniaczy. Coraz częściej opracowywane są receptury przetworów mięsnych z dodatkiem związków prozdrowotnych, w tym nienasyconych kwasów tłuszczowych, bioaktywnych białek oraz najczęściej ekstraktów roślinnych o działaniu biokonserwującym i przeciwutleniającym.

Zaleta 1: Kontrola procesów utleniania w wyrobach mięsnych

Autooksydacja jest uważana za nieunikniony, nieodwracalny i złożony proces, który zachodzi we wszystkich matrycach żywnościowych podczas ich przetwarzania, przechowywania lub dystrybucji oraz stanowi poważny problem pod względem utraty jakości sensorycznej, wartości odżywczej i ekonomicznej żywności. Mięso w swoim składzie zawiera dużą liczbę związków, łatwo podlegających procesom autooksydacji. Podczas procesu psucia się produktów mięsnych, dochodzi do jełczenia, utraty barwy, wody i składników odżywczych, na rzecz kumulowania się związków toksycznych z rozkładu białek i lipidów. Podczas utleniania lipidów w produktach mięsnych następuje degradacja nienasyconych kwasów tłuszczowych, tworząc aldehydy, ketony i alkohole, nadając tym produktom charakterystycznych zjełczały smak i zapach. Białka i aminokwasy to kolejne składniki mięsa, w których zachodzą przemiany. Reakcje te generują substancje cytotoksyczne, takie jak rodniki nadtlenkowe, nadtlenek alkilu, karboksyl, alkoksyl, hydroksyl, a także aminy biogenne i ich prekursory (np. histamina, kadaweryna, tyramina, putrecyna, tryptamina, histydyna, lizyna, tyrozyna, ornityna i tryptofan). Niekontrolowane zmiany autooksydacyjne w wyrobach mięsnych stanowią równorzędne zagrożenie zdrowotne, co zepsucie zachodzące w wyniku przemian mikrobiologicznych (Yoon i in., 2021).

Stosowanie dodatków antyoksydacyjnych przez przemysł mięsny okazało się dobrą strategią opóźniania lub zapobiegania procesom  utleniania. Do powszechnie stosowanych w produkcji wyrobów mięsnych syntetycznych przeciwutleniaczy zalicza się butylohydroksyanizol (BHA), dwutlenek siarki, butylohydroksytoluen (BHT), tert-butylohydrochinon (TBHQ), galusan propylu (PG), azotyny, azotany, askorbiniany, glutaminian sodu i dym w płynie, które spowolniają szybkość autooksydacji lipidów i białek, wydłużając okres przydatności do spożycia. Często jednak substancje te wiązane się z efektami toksycznymi i antyodżywczymi. Przykładowo dwutlenek siarki lub jego prekursory, takie jak metabisulfit, chociaż rzadziej stosowane, są dozwolone w określonych produktach mięsnych, takich jak mięso do burgerów. Funkcje tego dodatku to redukcja wzrostu mikroorganizmów, ochrona przed utlenianiem i wzmocnienie czerwonego koloru mięsa. Natomiast kwas askorbinowy, jako środek syntetyczny, jest powszechnie stosowanym dodatkiem antyoksydacyjnym w przetworzonym mięsie, z powodu postrzegania go jako dodatek, który nie wykazuje toksycznego wpływu na zdrowie (Carballo i in., 2018). Związki redukujące, takie jak askorbinian sodu i izoaskorbinian sodu, są szeroko stosowane w peklowaniu mięsa. Z drugiej strony, zastosowanie ekstraktów i składników roślinnych może wydawać się odpowiednim rozwiązaniem zastępującym azotyny i askorbiniany w produktach mięsnych. Dobrym przykładem dla technologów mięsa jest ekstrakt z zielonej herbaty - naturalny przeciwutleniacz ze względu na obecność flawanoli, flawadioli, flawonoidów i kwasów fenolowych. Wymienione związki polifenolowe eliminują wolne rodniki i chelatują metale, hamując w ten sposób utlenianie lipidów i wydłużając okres przydatności do spożycia mięsa i produktów mięsnych. Przykładowo, stosowanie proszku z zielonej herbaty w kiełbasach wieprzowych skutkowało niższymi poziomami substancji reaktywnych z kwasem tiobarbiturowym (TBARS) niż w kiełbasach z azotynem. Wykazano również ekstrakt z zielonej herbaty skuteczniej zapobiega utlenianiu lipidów niż azotyn sodu w gotowanych klopsikach wieprzowych, co sugeruje, że może być obiecującym substytutem askorbinianu pod względem działania antyoksydacyjnego. Kolejny ciekawy przykład to ekstrakt z rozmarynu jako kolejny składnik roślinny, który zawiera wysokie poziomy substancji fenolowych, takich jak diterpeny fenolowe i kwas fenolowy, które nadają silne właściwości antyoksydacyjne (Ferysiuk i Wójciak, 2020). Ekstrakt z rozmarynu jako przeciwutleniacz i chelator metali, może być stosowany do hamowania utleniania lipidów i ochrony smaku produktów mięsnych. Alternatywą mogą być też związki z grupy karotenoidów, w tym znany β-karoten. Jednak nowym, ciekawym przykładem jest związek o nazwie astaksnatyna, czyli czerwony karotenoid ksantofilowy ekstrahowany z alg. Zainteresowanie ekstraktami astaksantyny w przemyśle suplementów diety i spożywczym rośnie. Przypisuje się mu funkcje jako składnika żywności, tj. naturalnego barwnika i przeciwutleniacza, lub jako suplementu diety, tj. działania przeciwutleniającego, przeciwzapalnego i przeciwcukrzycowego w organizmie. Innymi przykładami alternatyw dla sztucznych antyoksydantów są roślinne naturalne przeciwutleniacze, w tym przede wszystkim polifenole zawarte w ekstraktach roślinnych, m.in. z szałwii, czosnku goździków, oregano, czy nawet preparatów z  sproszkowanego kimchi (Yoon i in., 2021).

Zaleta 2: Alternatywa dla tradycyjnych soli peklujących 

Tradycyjnie stosowane środki konserwujące w postaci soli peklujących, opartych na związkach azotowych wzbudzają coraz więcej kontrowersji zdrowotnych. Istnieją dowody na kancerogenne i mutagenne działanie związków azotowych, szczególnie po poddaniu ich obróbce cieplnej. Azotyn (NaNO₂ lub KNO₂), który jest tradycyjnie stosowany jako środek konserwujący w przetwórstwie mięsnym, jest dodatkiem chemicznym i stał się czynnikiem, którego konsumenci powinni unikać podczas spożywania przetworzonych produktów mięsnych. Ponadto azotyn jest trudny do zastąpienia, ponieważ ma jednocześnie wielofunkcyjną przydatność technologiczną. W związku z tym coraz częściej można spotkać nową kategorię produktów mięsnych, określaną jako „naturalnie peklowane produkty mięsne” lub „pośrednio peklowane produkty mięsne”, które zastępują syntetyczny azotyn składnikami pochodzenia roślinnego, takimi jak proszek warzywny lub koncentrat. W technologii produktów mięsnych z tej kategorii zazwyczaj wykorzystywane są warzywa bogate w azotany jako naturalne źródło tych związków (np. seler). W całym tym procesie aktywnym czynnikiem jest kultura startowa, w skład której wchodzą wyselekcjonowane szczepy bakterii Staphylococcus carnosus, wykazujące aktywność redukującą azotyny. W rezultacie produkty peklowane naturalnie mają podobne cechy jakościowe do produktów peklowanych tradycyjnie przy użyciu sztucznych soli azotowych. Technologia ta wymaga jednak dopracowania, ponieważ większość naturalnie peklowanych produktów mięsnych ma na ogół niższe stężenie resztkowego azotynu i stosunkowo duże wahania jakościowe w porównaniu do tradycyjnie peklowanych produktów mięsnych. Produkty zawierające naturalny azotyn/azotan pochodzący z warzyw mogą wykazywać mniejszą aktywność antyoksydacyjną i mogą być mniej zdolne do hamowania wzrostu bakterii chorobotwórczych.

Zaleta 3: Wysoka jakość i trwałość wyrobów mięsnych

Jakość ogólna i trwałość wyrobów mięsnych określana jest na podstawie oceny jakości fizykochemicznej i sensorycznej oraz oceny bezpieczeństwa mikrobiologicznego. Zarówno procesy autooksydacji lipidów jak i proteolizy białek w produktach mięsnych mogą stanowić niebezpieczeństwo zdrowotne na równi istotne z zepsuciem mikrobiologicznym takich wyrobów. Składniki pochodzenia roślinnego zawierają związki takie jak flawonoidy, witaminy, garbniki, kwasy organiczne, alkaloidy i kwasy fenolowe, które są skuteczne zapobiegają lub spowalniają procesy utleniania i hamują rozwój niekorzystnych mikroorganizmów w mięsie. Ponadto w niektórych przypadkach mogą działać jako emulgatory lub zapewniać nowe cechy sensoryczne tym produktom. W omawianym zakresie bada się ekstrakty z liści szerokiej gamy roślin (np. Azadirachta indica, Bidens pilosa, Camellia sinensis, Coriandrum sativum, Eugenia uniflora, Hippophae rhamnoides, Ilex paraguariensis, Juglans regia, Moringa oleifera, Olea europea, Origanum vulgare, Prunus cerasus, Ribes nigrum, Salvia leriifolia, Salvia Rosmarinus, Satureja hortensis, Urtica dioica, Vaccinium myrtillus) pod kątem ich przydatności w opracowywaniu receptur mięsnych, takich jak parówki, mielone mięso, hamburgery, klopsiki, kiełbaski. Ekstrakty roślinne i olejki eteryczne z wymienionych roślin są źródłem kwasów fenolowych (takich jak hydroksytyrozol i tyrozol), flawonoidy, garbniki, terpeny, katechiny, alkaloidy, saponiny (np. dihydropiranony) i kumaryny, które wykazują działanie przeciwutleniające i antydrobnoustrojowej. Związki te biokonserwują produkty mięsne przed niebezpiecznymi dla zdrowia przemianami fizykochemicznymi jak i mikrobiologicznymi. Badania wykazały, że te naturalne związki pochodzenia roślinnego mogą być skuteczne przeciwko szerokiej gamie mikroorganizmów. Wykazano działanie antagonistyczne w kierunku Bacillus anthracis, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus fastidiosus i Salmonella choleraesuis (Syafiq i in., 2021).

Podsumowanie

Ze względu na potencjalne zagrożenia dla zdrowia związane z syntetycznymi konserwantami, przemysł mięsny traktuje składniki pochodzenia roślinnego jako bezpieczną alternatywę sztucznych związków o działaniu antyoksydacyjnym i antydrobnoustrojowym. Stosowanie ekstraktów, proszków roślinnych lub olejków eterycznych jest uważane za bezpieczniejsze i bardziej pożądane przez świadomych zdrowego stylu życia konsumentów. W sektorze przemysłu mięsnego potrzebne jest jednak nowe podejście, mające na celu dopracowanie technologii oraz propagowanie wykorzystania naturalnych składników w projektowaniu produktów mięsnych z czystą etykietą.

dr hab. Katarzyna Neffe-Skocińska

Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
w Warszawie; UNISTART – spin-off SGGW w Warszawie, www.unistart.pl

Literatura:

1. 1. Carballo D.E., Caro I., Andrés S., Giráldez F.J., Mateo J. Assessment of the antioxidant effect of astaxanthin in fresh, frozen and cooked lamb patties. Food Research International, 111, 2018.
2. 2. Ferysiuk K., Wojciak K.M. Reduction of Nitrite in Meat Products Through the Application of Various Plant-Based Ingredients. Antioxidants 9 (8), 2020.
3. 3. Syafiq R., Sapuan S.M., Zuhri M.R.M. Antimicrobial activity, physical, mechanical and barrier properties of sugar palm based nanocellulose/starch biocomposite films incorporated with cinnamon essential oil. Journal of Materials Research and Technology, 11, 2021.
4. 4. Yoon J, Bae SM, Gwak SH, Jeong JY. Use of Green Tea Extract and Rosemary Extract in Naturally Cured Pork Sausages with White Kimchi Powder. Food Sci Anim Resour. 2021 Sep;41(5):840-854