Aronia (Aronia melanocarpa) jako naturalny przeciwutleniacz dla przemysłu mięsnego

Przeciwutleniacze w produkcji mięsnej

Popyt na produkty mięsne o tzw. „zdrowszym” składzie rośnie systematycznie ze względu na rosnącą świadomość konsumentów dotyczącą wpływu żywności na zdrowie. Klasyczne technologie produkcji wyrobów mięsnych są reformułowane w celu zwiększenia wartości odżywczej i ograniczenia negatywnego wpływu spożywania przetworzonego mięsa na zdrowie [1].

Produkcja bezpieczniejszych produktów mięsnych nie jest łatwym zadaniem. Degradacja oksydacyjna jest głównym czynnikiem wpływającym na jakość mięsa i produktów mięsnych [2]. Zmiany koloru, smaku i zapachu są podstawowymi wskaźnikami reakcji utleniania w produktach, które prowadzą do odrzucenia ich przez konsumentów. Obniżenie jakości odżywczej (straty witamin, kwasów tłuszczowych i aminokwasów) i wytwarzanie potencjalnie niebezpiecznych substancji to inne skutki procesów utleniania mięsa [3]. Syntetyczne przeciwutleniacze, takie jak galusan propylu (PG), tert-butylohydrochinon (TBHQ), butylowany hydroksyanizol (BHA) i butylowany hydroksytoluen (BHT) są stosowane aby zapobiec reakcjom utleniania. Mogą one jednak stanowić potencjalne zagrożenie dla zdrowia konsumentów [2,3]. Dlatego jedną z nowych strategii regulacji i minimalizacji utleniania lipidów i białek jest zastosowanie naturalnych przeciwutleniaczy.

2. Aronia – cenne właściwości

Aronia (A. melanocarpa) należy do rodziny różowatych i pochodzi ze wschodniej części Ameryki Północnej. Roślina ta jest obecnie uprawiana niemal na całym świecie, ale największą popularność zyskała w Europie. Jednym z głównych producentów A. melanocarpa jest Polska, gdzie krzew ten rośnie jako certyfikowane odmiany, ale także w wielu ogrodach bez specjalnej certyfikacji. Krzewy aronii mogą osiągnąć wysokość 2 m. W maju i czerwcu krzewy wytwarzają kwiaty, które dojrzewają do purpurowo-czarnych jagód pokrytych woskowym nalotem. Zbiór aronii odbywa się w sierpniu i wrześniu [4].

Najważniejszymi składnikami prozdrowotnymi aronii są związki polifenolowe, takie jak proantocyjanidyny, antocyjany, flawonoidy i kwasy fenolowe. Całkowita zawartość polifenoli i cukrów w owocach A. melanocarpa, a także aktywność antyoksydacyjna i pigmentacja soku z aronii zależą od daty ich zbioru i odmiany. Odmiana „Hugin” jest najbogatsza w związki polifenolowe. Zawiera 23,4 mg ekwiwalentów kwasu galusowego na g świeżej masy. Z kolei najuboższa w polifenole jest odmiana „Aron”, zawierająca 15,865 ± 1,237 mg ekwiwalentów kwasu galusowego na g świeżej masy. Dodatek 3% β- cyklodekstryny (węglowodanu stosowanego jako stabilizator w produktach spożywczych) do soku z aronii, a także pasteryzacja i obniżenie temperatury przechowywania i wartości pH soku, powodują wzrost poziomu antocyjanów w soku. Jednakże czas i temperatura przechowywania wywierają negatywny wpływ na zawartość związków polifenolowych ogółem i antocyjanów, a także na właściwości antyoksydacyjne owoców aronii [5].

Oprócz polifenoli, owoce aronii zawierają także inne cenne składniki bioaktywne, w tym witaminy, biopierwiastki, karotenoidy, garbniki, pektyny, kwasy organiczne, białka i węglowodany bioaktywne, ale występują one w mniejszych ilościach niż związki polifenolowe. Dzięki obecności tych cennych składników bioaktywnych Aronia melanocarpa wykazuje silne właściwości antyoksydacyjne, potencjalnie łagodzące zaburzenia układu odpornościowego. Badania wykazały zdolność ekstraktów z Aronia melanocarpa do wymiatania wolnych rodników i potencjał immunomodulacyjny. Ponadto wykazano, że aronia wykazuje działanie antymikrobiologiczne. Potencjał przeciwdrobnoustrojowy tego owocu został szczegółowo opisany w odniesieniu do jego wpływu na mikroorganizmy chorobotwórcze dla człowieka, w tym te powodujące psucie mięsa [6,7].

3. Możliwości zastosowania aronii w przemyśle mięsnym 

Aronię bardzo rzadko spożywa się na surowo ze względu na jej cierpki smak. Stosuje się ją jednak jako składnik produktów takich jak: soki owocowe, napoje spirytusowe, wina, likiery, galaretki, marmolady, i ekstrakty. Ekstrakty można stosować jako dodatki do żywności, w tym w branży mięsnej. W literaturze przedmiotu opisano kilka technik zastosowania ekstraktów aronii w produkcji wyrobów mięsnych [5].

Pierwsza z technik obejmuje bezpośrednie dodawanie ekstraktów z Aronia melanocarpa do formulacji mięsnych. Można to zrobić, bezproblemowo integrując ekstrakty z farszami mięsnymi lub marynatami, zapewniając ich równomierne rozprowadzenie w całej matrycy produktu. Ekstrakty mogą być wprowadzane w postaci płynnej lub jako liofilizowane proszki, uzyskane poprzez odwodnienie i zmielenie owoców. Takie podejście ułatwia bezpośrednie przenoszenie związków bioaktywnych do matrycy mięsnej, wpływając tym samym na właściwości antyoksydacyjne i przeciwdrobnoustrojowe. Przykładowo, przeprowadzono badania [8], w których do wyrobu kiełbas typu frankfurterki dodano ekstrakt z aronii (3 ml/kg i 5 ml/kg). Wykazano, że dodatek ekstraktu nie wpłynął negatywnie na jakość sensoryczną i teksturę wyrobów podczas 21 dni chłodniczego przechowywania.

Kolejną z technik jest enkapsulacja, służąca do zabezpieczenia stabilności i kontrolowanego uwalniania ekstraktów z Aronia melanocarpa. Metody mikrokapsułkowania, w tym suszenie rozpyłowe lub liofilizacja uwzględniają zamkniecie ekstraktów w ochronnych matrycach, takich jak maltodekstryna lub alginian. Tę zamkniętą formę można bezproblemowo integrować z produktami mięsnymi, co ułatwia stopniowe i kontrolowane uwalnianie związków bioaktywnych w czasie, utrzymując w ten sposób pożądane działanie antyoksydacyjne i przeciwdrobnoustrojowe podczas przechowywania i spożycia. W opublikowanych badaniach [9] wykazano, że kapsułkowanie ekstraktu z aronii poprawiło stabilność antocyjanów aronii, a także wpłynęło pozytywnie na zachowanie czerwonej barwy. Dowiedziono, że ekstrakt aronii w kapsułkach może być stosowany jako funkcjonalny dodatek w przemyśle spożywczym.

Co ciekawe, nowe technologie, zwłaszcza w dziedzinie nanotechnologii, oferują także perspektywy włączenia tych ekstraktów do produktów mięsnych. Nanoemulsje lub nanocząsteczki, umiejętnie wypełnione ekstraktami z Aronia melanocarpa, służą do zwiększenia ich rozpuszczalności, stabilności i biodostępności. Te zaawansowane nanonośniki można bezproblemowo zintegrować z recepturami mięsnymi, zapewniając jeszcze lepszą dyspersję i interakcję ze składnikami mięsa. To z kolei przekłada się na zwiększoną skuteczność antyoksydacyjną i przeciwdrobnoustrojową, co dodatkowo wpływa na konserwację i bezpieczeństwo produktów mięsnych [10].

4. Wyzwania dla branży

Owoce aronii i ekstrakty z nich mają ogromny potencjał i mogą zrewolucjonizować strategie konserwacji mięsa, zaspokajając nie tylko dążenie do poprawy jakości i bezpieczeństwa, ale także dostosowując się do rosnących preferencji konsumentów dotyczących „naturalnych” i „czystych” etykiet mięsa i produktów mięsnych. Jednakże niezwykle istotne jest podjęcie wysiłków badawczych mających na celu optymalizację tych metod, określenie najbardziej efektywnych stężeń i zapewnienie zgodności z obowiązującymi regulacyjnymi, ułatwiając w ten sposób łatwą aplikację tych ekstraktów w przemyśle mięsnym [1].

W tej dziedzinie należy pokonać jednak kilka przeszkód. Jedną z nich jest określenie optymalnej dawki i formulacji tych ekstraktów. Znalezienie właściwej równowagi między skutecznością, cechami sensorycznymi produktów mięsnych i możliwymi interakcjami między związkami bioaktywnymi w tych ekstraktach a matrycą mięsną ma kluczowe znaczenie dla akceptacji konsumentów. Chociaż ekstrakty z aronii mają właściwości antyoksydacyjne i konserwujące, mogą one powodować zmiany w smaku, kolorze lub konsystencji produktów mięsnych. Te zmiany sensoryczne należy wziąć pod uwagę, ponieważ konsumenci często mają silne preferencje co do tych cech w produktach mięsnych [10].

Z drugiej strony podkreślanie „czystego etykietowania” może znaleźć oddźwięk u świadomych zdrowia konsumentów poszukujących minimalnie przetworzonej żywności. Uwzględnienie obecności ekstraktów z aronii jako naturalnych przeciwutleniaczy i środków konserwujących wpisuje się w ten trend.

dr hab. Dorota Zielińska, prof. SGGW

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

UNISTART sp. z o.o. – spin-off SGGW w Warszawie, www.unistart.pl

Literatura:

• 1. Gheorghe-Irimia, R. A., Tăpăloagă, D., Petcu, C. D., Ghimpețeanu, O. M., & Militaru, M. (2023). Current trends in the application of vaccinium myrtillus and aronia melanocarpa as natural preservatives in meat and meat products: a review. Lucrari Stiintifice: Seria Medicina Veterinara, 66(1).
• 2. Domínguez, R., Pateiro, M., Gagaoua, M., Barba, F. J., Zhang, W., & Lorenzo, J. M. (2019). A comprehensive review on lipid oxidation in meat and meat products. Antioxidants, 8(10), 429.
• 3. Amaral, A. B., Silva, M. V. D., & Lannes, S. C. D. S. (2018). Lipid oxidation in meat: mechanisms and protective factors–a review. Food Science and Technology, 38, 1-15.
• 4. Borowska, S., & Brzóska, M. M. (2016). Chokeberries (Aronia melanocarpa) and their products as a possible means for the prevention and treatment of noncommunicable diseases and unfavorable health effects due to exposure to xenobiotics. Comprehensive Reviews in Food Science and food safety, 15(6), 982-1017.
• 5. Jurendić, T., & Ščetar, M. (2021). Aronia melanocarpa products and by-products for health and nutrition: A review. Antioxidants, 10(7), 1052.
• 6. King, E. S., & Bolling, B. W. (2020). Composition, polyphenol bioavailability, and health benefits of aronia berry: A review. Journal of Food Bioactives, 11.
• 7. Denev, P. N., Kratchanov, C. G., Ciz, M., Lojek, A., & Kratchanova, M. G. (2012). Bioavailability and antioxidant activity of black chokeberry (Aronia melanocarpa) polyphenols: in vitro and in vivo evidences and possible mechanisms of action: a review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11(5), 471-489.
• 8. Choi, Y., & Koh, E. (2022). Microencapsulation of aronia extract and stability of encapsulated anthocyanins during sulgidduk cooking. Korean Journal of Food Science and Technology, 54(2), 163-170.
• 9. Lorenzo, J. M., Pateiro, M., Domínguez, R., Barba, F. J., Putnik, P., Kovačević, D. B., ... & Franco, D. (2018). Berries extracts as natural antioxidants in meat products: A review. Food Research International, 106, 1095-1104.